Stappia

Stappia ist eine Gattung von Bakterien. Die Arten kommen in marinen Umgebungen vor. Die Art Stappia stellulata ist ein Krankheitserreger von Austern.

Stappia
Systematik
Domäne: Bakterien (Bacteria) Abteilung: Pseudomonadota Klasse: Alphaproteobacteria Ordnung: Hyphomicrobiales Familie: Stappiaceae Gattung: Stappia
Wissenschaftlicher Name
Stappia
Uchino et al. 1999

Merkmale

Die Zellen von Stappia-Arten sind durch Geißeln beweglich. Sie sind stäbchenförmig.

Stoffwechsel und Wachstum

Die meisten Arten benötigen Sauerstoff, sie sind strikt aerob. Die Art Stappia albiluteola ist dem hingegen fakultativ anaerob, sie kann auch unter Sauerstoffausschluss wachsen. Die Arten tolerieren relativ niedrige Temperaturen, Stappia indica und S. albiluteola wachsen noch bei 4 °C, Stappia stellulata bei 5 °C. Des Weiteren werden relativ hohe Salz-Werte (NaCl) toleriert, S. indica toleriert Werte von bis zu 11 %. Das Ubichinon Q10 ist das dominierende Chinon.

Bei der Art Stappia albiluteola wurde die Nitratatmung nachgewiesen. Das Bakterium reduziert hier Nitrat zu Ammonium. Die Arten benötigen Seewasser oder NaCl für das Wachstum.

Es wurden coxL-Gene nachgewiesen, die für die Energiegewinnung durch die Oxidation von Kohlenmonoxid (CO) nötig sind. Einige enthalten auch ein Gen für die große Untereinheit (cbbL) der Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase/Oxygenase (RuBisCO) und sind möglicherweise in der Lage, die CO-Verwertung mit der CO₂-Fixierung zu koppeln und lithotroph zu wachsen.^[1]

Aromatische Verbindungen werden über den β-Ketoadipat-Weg abgebaut, einen Stoffwechselweg, über den viele verschiedene aromatische Verbindungen entweder in Catechol oder Protocatechuat umgewandelt werden, die als Substrate für eine ringöffnende Dioxygenase dienen. Nach der Ringspaltung von Catechol oder Protocatechuat führen mehrstufige Stoffwechselwege zu Succinyl-CoA und Acetyl-CoA.^[2]

Photosynthese

Die Art Stappia stellulata zählt zu den aeroben anoxygenen phototrophen Bakterien (Aerobic Anoxygenic Phototrophs, AAP). Es handelt sich hierbei um Bakterien, die in Gegenwart von Sauerstoff eine anoxygene Photosynthese durchführen. Die Arten sind allerdings nicht photoautotroph, sie benötigen zusätzlich noch organische Stoffe für das Wachstum.^[3] Sie nutzen hierbei Licht als zusätzliche Energiequelle, wenn Nährstoffmangel herrscht oder bei niedrigen Sauerstoffgehalt. Diese Bakterien besitzen einen Photosyntheseapparat, der dem Photosystem II anoxygener phototropher Proteobakterien sehr ähnlich ist. Photochemisch aktive Reaktionszentren und Lichtsammelkomplexe sind ebenso vorhanden wie die Komponenten des zyklischen Elektronentransports (z. B. ein an das Reaktionszentrum gebundenes Cytochrom c und lösliches Cytochrom c₂). Intrazelluläre photosynthetische Membransysteme, wie sie typisch für anoxygenische phototrophe Proteobakterien sind, fehlen in den meisten aeroben photosynthetischen Bakterien.^[4] Sie produzieren auch eine Reihe von Carotinoiden, die ihnen ihre charakteristische rosa oder orange Farbe verleihen.^[5] Bei dieser Photosynthese wird in der Regel keine Kohlenstofffixierung durchgeführt, da das hierfür benötigte Schlüsselenzym RuBisCO fehlt.^[6] Bei der Art Stappia stellulata wurden pufLM-Gene nachgewiesen. Diese wurden auch bei anderen, nah verwandten Arten, wie Arten von Roseibium (z. B. R. marinum und R. alexandrii), festgestellt. Die pufLM-Gene sind für die zwei Kernproteine des bakteriellen photosynthetischen Reaktionszentrums verantwortlich.^[7][3]

Systematik

Die Gattung Stappia wurde durch die taxonomische Umstellung der Art Agrobacterium stellulatum aufgestellt. Agrobacterium umfasste terrestrische und pflanzenpathogene Arten sowie marine Arten. In einer Studie über die marinen, sternförmige Aggregate bildende Bakterien innerhalb der Gattung wurde klar, dass „Agrobacterium aggregatum“ ein späteres heterotypisches Synonym für Agrobacterium stellulatum war, das nomenklatorische Priorität hatte. Spätere phylogenetische Studien auf der Grundlage von 16S-rRNA-Gensequenzen deuteten darauf hin, dass die marinen Arten der Gattung Agrobacterium keine Verwandtschaft zu den terrestrischen Agrobacterium-Arten haben. Daher wurde die taxonomische Position der marinen Untergattung von Agrobacterium neu bewertet und vorgeschlagen, zwei zu Agrobacterium gehörende Arten in eine neue Gattung als Stappia aggregata und Stappia stellulata zu übertragen.^[8] Nach der Beschreibung zweier weiterer Arten, S. alba und S. marina, haben Hanno Biebl und Kollegen (2007) die Gruppe neu strukturiert, indem sie eine neue Gattung, Labrenzia, geschaffen haben, in die sie S. alba und S. marina als neue Arten übertragen haben.^[9][10][7] Carolyn F. Weber und Gary M. King schlugen im Jahr 2007 vier neue Stappia-Arten vor, deren Namen nie validiert wurden und daher keinen Standard in der Nomenklatur haben (S. meyerae, S. conradae, S. kahanamokuae und S. carboxydovorans).^[11] Die 16S-rRNA-Gene dieser Arten wurden von Qiliang Lai und Mitarbeitern im Jahr 2010 analysiert, hierbei wurde festgestellt, dass sie wahrscheinlich eher mit den Gattungen Labrenzia und Pannonibacter als mit Stappia verwandt sind.^[12][3] Später wurden weitere Arten beschrieben, zuerst S. taiwanensis von Peter Kämpfer und Mitarbeitern im Jahr 2013, es folgte im Jahr 2021 Stappia albiluteola von Jiang und Kollegen und im Jahr 2022 die ebenfalls nicht vollständig beschrieben Art "Stappia sediminis".

Die Gattung zählt zu der Familie Stappiaceae, hier sind neben Stappia noch Gattungen wie Hongsoonwoonella, Pannonibacter, Polycladidibacter, Pseudovibrio und Roseibium vertreten.

Es folgt eine Liste einiger Arten:

• Stappia albiluteola Jiang et al. 2021
• Stappia indica Lai et al. 2010
• Stappia sediminis Li et al. 2022
• Stappia stellulata (Rüger and Höfle 1992 ex Stapp and Knösel 1954) Uchino et al. 1999
• Stappia taiwanensis Kämpfer et al. 2013

Ökologie

Arten von Stappia kommen in marinen Ökosystemen vor. Die Erstbeschreibung der Art Stappia indica stammt aus einer Tiefe von 4746 Meter des Indischen Ozeans. Die Art Stappia taiwanensis wurde aus einer heißen Quelle auf Lutao vor der Küste von Taituang, Taiwan, isoliert. Diese Art noch bei 45 °C Wachstum.^[13] Stämme von Stappia stellulata werden als Krankheitserreger von Austern angesehen. Sie verursachen JOD (Juvenile Oyster Disease, Krankheit junger Austern), die Schäden in den Brutstätten von der Amerikanischen Auster an der Nordostküste der USA Schäden ausrichten kann. Stappia spp. können auch die von Algen gebildeten Schwefelverbindung Dimethylsulfoniopropionat (DMSP) in das klimarelevante Gas Dimethylsulfid (C₂H₆OS, Abk. DMS) umwandeln. Hierzu sind auch mehrere Arten der evolutionär verwandten Familie Roseobacteraceae in der Lage.^[3] Die Mitglieder der Stappiaceae sind interessant für die Produktion verschiedener bioaktiver Verbindungen, der Oxidation von Kohlenmonoxid, der Spaltung aromatischer Ringe, der Entgiftung von Schwermetallen und für Ölabbau. So sind Stämme von Stappia in der Lage polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, wie sie z. B. in Ölvorkommen vorhanden sind, abzubauen.^[14][15]