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Title
Antimicrobial activity of the rare and novel fungi isolated from the high canopy of Borneo rain forest / von Marco Prusa
Additional Titles
Bioaktivität von explodierenden Ameisen Mikroben
AuthorPrusa, Marco
Thesis advisorDruzhinina, Irina
PublishedWien, 2018
Description99 Seiten
Institutional NoteTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2018
Annotation
Arbeit an der Bibliothek noch nicht eingelangt - Daten nicht geprueft
LanguageEnglish
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Pilze / Antibiotika
Keywords (EN)secondary metabolites / fungi / antibiotics
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-119339 Persistent Identifier (URN)
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Antimicrobial activity of the rare and novel fungi isolated from the high canopy of Borneo rain forest [2.91 mb]
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Abstract (German)

Kurzfassung Sekundärmetabolite (SM) sind kleine organische Moleküle, die von Mikroorganismen oder Pflanzen gebildet werden, um eine Vielzahl an ökologischen Funktionen, die nicht dem Grundstoffwechsel des Organismus zugeschrieben werden können, zu übernehmen. Diese Funktionen liegen unter Anderem in der Abwehr von biotischen- (jede Art von Symbiose), abiotischen Faktoren und Parasiten, sowie in der Kommunikation. Die wohl bekanntesten SM, die von Pilzen und Bakterien produziert werden, sind Antibiotika. Diese wurden hauptsächlich Mitte des 20 Jahrhunderts entdeckt und seitdem zur Behandlung von bakteriellen Krankheiten eingesetzt. Trotz der Verwendung von zahlreichen unterschiedlichen Antibiotika, zeigen immer mehr Erreger, speziell Bakterien, eine Resistenz gegen diese Medikamente. Diese Resistenz entsteht auf natürlichem Weg, durch horizontalen Gen-Transfer, jedoch führt übermäßiger und falscher Gebrauch von Antibiotika zu einer Beschleunigung dieses Phänomens. In dieser Arbeit wollten wir einen Leitfaden zum Testen der antimikrobiellen Aktivität von neuen und seltenen Pilzen, die aus dem Regenwald von Borneo isoliert wurden, aufstellen. Dafür wurden 40 Pilzstämme verwendet, die aus potentiell neuen Arten mit bislang unbekannten Eigenschaften, sowie bereits etablierte SM Produzenten bestanden haben. Um den besten antimikrobiellen (ASM) Produzenten und die optimalsten Kultivierungsbedingungen zu finden, wurden unterschiedliche Medienzusammensetzungen (PDA, Dox, Malt Ex, PYG, YES, YESD, YPSS, Rice, Oat Flour, YM) und die Fähigkeit, SM unter Stressbedingungen (Co-Kulturen und Limitierung der Ressourcen) zu produzieren, getestet. Weiters wurden die gebildeten SM mit Hilfe von Methanol/Dichlormethan extrahiert und die antimikrobielle Aktivität gegen vier nicht-pathogene Organismen (Escherichia coli, Bacillus velezensis, Saccharomyces cerevisiae und Fusarium oxysporum), getestet. Die antimikrobielle Aktivität der getesteten Pilzstämme gegen E. coli, B. velezensis und S. cerevisiae wurde, nach einer Inkubationszeit von einem Tag bei 28C, visuell überprüft. Eine gebildete Inhibierungszone um den platzierten Pilzstempel, zeigte das vorhanden sein von ASM gegenüber dem getesteten Mikroorganismus an. Pilzstämme, die gegen F. oxysporum getestet wurden, mussten bei 28C, drei Tage lang inkubiert werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Medienzusammensetzung einen Einfluss auf die ASM Produktion von Pilzen hat. Weiters spielt die Kultivierungszeit eine wichtige Rolle in der ASM Bildung. Verschiedene Pilzstämme zeigten eine Adaption von inhibierenden Stoffen, wenn diese als Co-Kulturen verwendet wurden. Die geringste inhibierende Konzentration konnte mit einigen SM Extrakten gegenüber E. coli, B. velezensis und S. cerevisiae getestet werden, jedoch zeigte kein SM Extrakt eine inhibierende Wirkung gegenüber F. oxysporum. Penicillium expansum (TUCIM 5626), Ovicillium sp. (TUCIM 5628), Xylaria sp. (TUCIM 5712) und Arthrinium rasikravindrii (TUCIM 5773) können als beste ASM produzierende Stämme genannt werden und sollten mit NGS und -omics Technologie weiter erforscht werden.

Abstract (English)

Abstract Secondary metabolites (SM) are the small organic bioactive molecules that are produced by microorganisms or plants for the variety of ecological functions that are not linked to the primary metabolism. Thus, SM are used for defence against biotic (all forms of symbiosis) or abiotic factors, communication or parasitic attacks. Probably, the best known SMs of fungi and bacteria are antibiotics that were discovered in the mid-20th century to treat the diversity of bacterial diseases. However, in the last decades, a lot of pathogens, especially bacteria, achieved a resistance against the commonly used antibiotics. The antimicrobial resistance occurs naturally, by horizontal gene transfer, but it is accelerating by the mis and overuse of antibiotics worldwide. Consequently, the new antibiotics and antibiotic producers need to be discovered. In this thesis, we aimed to set up a pipeline to test the antimicrobial activity of novel and rare fungi, isolated from the high canopy of Borneo rainforest. For this purpose, we used the library of 40 fungal strains, that was enriched in putatively new taxa with unknown properties, but also several model producers of SMs with antimicrobial activity. To find the best antimicrobial SM (ASM) producer and the best inducing conditions, we screened several nutritional media (PDA, Dox, Malt Ex, PYG, YES, YESD, YPSS, Rice, Oat Flour, YM) and tested the ability of fungi to produce ASM under stress conditions (co-cultures and starvation). We also tested the antimicrobial activity of SM extracts (methanol/dichloromethane) of selected fungi against four non-pathogenic model organisms: Escherichia coli, Bacillus velezensis, Saccharomyces cerevisiae and Fusarium oxysporum. The antimicrobial activity of tested samples against E. coli, B. velezensis and S. cerevisiae could be checked visually after one day at 28C by an appearing inhibition zone (halo) around the plugs. For F. oxysporum a cultivation time of three days at 28C was necessary. The results showed, that media composition has an influence on the ASM production of fungi. Furthermore, cultivation time plays a key role in the production of ASMs. With co-cultures, an adaptation of inhibitory compounds could be achieved with several strains. A few SMs extracts showed the minimum inhibitory concentration (MIC) against E. coli, B. velezensis and S. cerevisiae, but no ASM extracts were active against F. oxysporum. We have selected the four best ASM producer strains, - Penicillium expansum (TUCIM 5626), Ovicillium sp. (TUCIM 5628), Xylaria sp. (TUCIM 5712) and Arthrinium rasikravindrii (TUCIM 5773) and suggest them for the further exploration by the NGS and -omics technologies.

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