Stappia

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

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

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".

Der Gattungsname wurde zu Ehren Herrn Stapp, ein belgischer Mikrobiologe, für seinen Beitrag zur Taxonomie der Meeresarten von Agrobacterium gewählt. 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:[13]

  • 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.[14] 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.[15][16]

Einzelnachweise

  1. ↑ Gary M. King: Molecular and Culture-Based Analyses of Aerobic Carbon Monoxide Oxidizer Diversity†. In: Applied and Environmental Microbiology. Band 69, Nr. 12, Dezember 2003, S. 7257–7265, doi:10.1128/AEM.69.12.7257-7265.2003 (asm.org [abgerufen am 21. November 2025]).
  2. ↑ Lucille Stuani, Christophe Lechaplais, Aaro V. Salminen, Béatrice Ségurens, Maxime Durot, Vanina Castelli, Agnès Pinet, Karine Labadie, Stéphane Cruveiller, Jean Weissenbach, Véronique de Berardinis, Marcel Salanoubat, Alain Perret: Novel metabolic features in Acinetobacter baylyi ADP1 revealed by a multiomics approach. In: Metabolomics. 10. Jahrgang, Nr. 6, Dezember 2014, ISSN 1573-3882, S. 1223–1238, doi:10.1007/s11306-014-0662-x, PMID 25374488, PMC 4213383 (freier Volltext) – (englisch).
  3. ↑ a b c d María J. Pujalte, Teresa Lucena, María A. Ruvira, David Ruiz Arahal, M. Carmen Macián: The Family Rhodobacteraceae. In: The Prokaryotes. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2014, ISBN 978-3-642-30196-4, S. 439–512, doi:10.1007/978-3-642-30197-1_377.
  4. ↑ Jörg Overmann, Ferran Garcia-Pichel: The Phototrophic Way of Life. In: The Prokaryotes. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2013, ISBN 978-3-642-30122-3, S. 203–257, doi:10.1007/978-3-642-30123-0_51 (springer.com [abgerufen am 17. November 2025]).
  5. ↑ Stevens, A. et al. (2024): Microbial Physiology. 1st edn. ASM Press. Online: Perlego (Accessed: 21 November 2025).
  6. ↑ In: Patrick C. Hallenbeck: Modern Topics in the Phototrophic Prokaryotes, ISBN 978-3-319-46261-5 doi:10.1007/978-3-319-51365-2
  7. ↑ a b Hanno Biebl, Rüdiger Pukall, Heinrich Lünsdorf, Stefan Schulz, Martin Allgaier, Brian J. Tindall, Irene Wagner-Döbler: Description of Labrenzia alexandrii gen. nov., sp. nov., a novel alphaproteobacterium containing bacteriochlorophyll a, and a proposal for reclassification of Stappia aggregata as Labrenzia aggregata comb. nov., of Stappia marina as Labrenzia marina comb. nov. and of Stappia alba as Labrenzia alba comb. nov., and emended descriptions of the genera Pannonibacter, Stappia and Roseibium, and of the species Roseibium denhamense and Roseibium hamelinense. In: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. Band 57, Nr. 5, 1. Mai 2007, ISSN 1466-5026, S. 1095–1107, doi:10.1099/ijs.0.64821-0.
  8. ↑ Yoshihito Uchino, Aiko Hirata, Akira Yokota, Junta Sugiyama: Reclassification of marine Agrobacterium species: Proposals of Stappia stellulata gen. nov., comb. nov., Stappia aggregata sp. nov., nom. rev., Ruegeria atlantica gen. nov., comb. nov., Ruegeria gelatinovora comb. nov., Ruegeria algicola comb. nov., and Ahrensia kieliense gen. nov., sp. nov., nom. rev. In: The Journal of General and Applied Microbiology, Band 44, Nr. 3, Juni 1998, S. 201–210; doi:10.2323/jgam.44.201, PMID 12501429.
  9. ↑ Maria J. Pujalte, M. Carmen Macián, David R. Arahal, Esperanza Garay: Stappia alba sp. nov., isolated from Mediterranean oysters. In: Systematic and Applied Microbiology. Band 28, Nr. 8, Oktober 2005, ISSN 0723-2020, S. 672–678, doi:10.1016/j.syapm.2005.05.010.
  10. ↑ B.-C. Kim: Stappia marina sp. nov., a marine bacterium isolated from the Yellow Sea. In: INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMATIC AND EVOLUTIONARY MICROBIOLOGY. Band 56, Nr. 1, 1. Januar 2006, ISSN 1466-5026, S. 75–79, doi:10.1099/ijs.0.63735-0.
  11. ↑ Carolyn F. Weber, Gary M. King: Physiological, Ecological, and Phylogenetic Characterization of Stappia, a Marine CO-Oxidizing Bacterial Genus. In: Applied and Environmental Microbiology. Band 73, Nr. 4, 15. Februar 2007, ISSN 0099-2240, S. 1266–1276, doi:10.1128/aem.01724-06.
  12. ↑ Qiliang Lai, Nan Qiao, Changliang Wu, Fengqin Sun, Jun Yuan, Zongze Shao: Stappia indica sp. nov., isolated from deep seawater of the Indian Ocean. In: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. Band 60, Nr. 4, 1. April 2010, ISSN 1466-5026, S. 733–736, doi:10.1099/ijs.0.013417-0.
  13. ↑ LPSN - Genus Stappia
  14. ↑ P. Kämpfer, A. B. Arun, A. Frischmann, H.-J. Busse, Chiu-Chung Young, P. D. Rekha, Wen-Ming Chen: Stappia taiwanensis sp. nov., isolated from a coastal thermal spring. In: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. Band 63, Pt_4, 2013, ISSN 1466-5034, S. 1350–1354, doi:10.1099/ijs.0.044966-0 (microbiologyresearch.org [abgerufen am 21. November 2025]).
  15. ↑ Zhanfei Liu, Jiqing Liu: Evaluating bacterial community structures in oil collected from the sea surface and sediment in the northern Gulf of Mexico after the Deepwater Horizon oil spill. In: MicrobiologyOpen. Band 2, Nr. 3, Juni 2013, ISSN 2045-8827, S. 492–504, doi:10.1002/mbo3.89, PMID 23568850, PMC 3684762 (freier Volltext) – (wiley.com [abgerufen am 26. November 2025]).
  16. ↑ L. Surya Prakash, Sheryl Oliveira Fernandes, Baban Ingole, John P. Kurian: Biogeochemical Characteristics of Hydrothermal Systems in the Indian Ocean. In: Systems Biogeochemistry of Major Marine Biomes. 1. Auflage. Wiley, 2022, ISBN 978-1-119-55438-7, S. 285–313, doi:10.1002/9781119554356.ch14 (wiley.com [abgerufen am 26. November 2025]).
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