Molecular quantification and detection of microorganisms on building materials and materials of works of art

Mikroorganismen spielen eine entscheidende Rolle bei der Zerstörung von Baumaterialien und Kunstgegenständen. Deren Eigenschaften, das häufige Auftreten und die Auswirkungen mikrobiellen Wachstums verlangen nach detaillierteren Untersuchungen um die vorhandenen Mikroben zu identifizieren und um die Risiken für Mensch und Material einschätzen zu können. Im ersten Projekt wurden für baubiologische Untersuchungen molekulare Techniken evaluiert um eine optimale Methode für die DNA-Isolierung zu erhalten. Dabei wurden bis zu 13 DNA-Extraktionsmethoden an 3 typischen Baumaterialien verglichen. Das beste Gesamtergebnis zeigte der FastDNA Spin Kit for soil (MP Biomedicals). Anschließend wurden fünf ökologische Innendämmmaterialien auf deren biologische Affinität zu Pilz-Wachstum untersucht. Der biologische Befall der Systeme wurde mit Hilfe von Kultivierungs- und molekularen Methoden, sowohl unter Labor- als auch unter natürlichen Bedingungen untersucht. Aus mikrobiologisch-hygienischer Sicht, stellte der Perliteputz das am besten geeignete Innendämmmaterial dar. Im zweiten Projekt wurden die Mikrobiota untersucht, die für die rosa Verfärbungen an Wandmalereien in drei denkmalgeschützten österreichischen Gebäuden verantwortlich waren. Kulturabhängige und -unabhängige Methoden wurden für die Identifizierung der Mikroben angewendet. Klon-Sequenzen zeigten das gehäufte Auftreten von halophilen Aktinobakterien und der Archaea-Gattungen Halobacterium, Halococcus und Halalkalicoccus. Die Mehrheit der pigmentierten Isolate konnte mit den Firmicutes assoziiert werden. Sehr hohe Gemeinsamkeiten konnten unter den Mikrobiota der drei Gebäude festgestellt werden; sowie zu anderen historischen Gebäuden. Zusätzlich konnte unter Laborbedingungen mit zwei ausgewählten Bakterienisolaten gezeigt werden, dass diese Mikroorganismen für die Verfärbungen und die biologische Schädigung von historischen Wandmalereien verantwortlich waren.Microorganisms play a decisive role in the biological decay of building materials and works of art. Their properties, the frequent occurrence and the effects of microbial growth demand for more detailed studies in order to identify the inhabiting microbiota and to elucidate the risks for humans and materials. In the first study molecular techniques were optimized and evaluated for building biological investigations in order to find the most suitable DNA extraction method. Therefore, up to 13 DNA extraction protocols were tested with 3 typical building materials. The best overall performance showed the FastDNA Spin Kit for soil (MP Biomedicals). Furthermore, five ecological, indoor insulation systems were investigated for their bio-susceptibility against fungal growth. The biological contamination was assessed by classical cultivation- and by molecular techniques; both under laboratory- and under natural conditions. From the microbiological and hygienically point of view, the most appropriate thermal insulation system was presented by the bloated Perlite plaster. In the second study we investigated the microbiota responsible for the rosy discoloration of mural paintings in three Austrian historical buildings. Culture-dependent and independent techniques were applied for the identification of the microbes. Cloned sequences revealed the dominant occurrence of halophilic members of Actinobacteria. The majority of the colored, halophilic bacterial strains could be associated with members of the Firmicutes and representatives of the Archaea affiliated with the genera Halobacterium, Halococcus and Halalkalicoccus. A high similarity was observed among the microbiota detected in the three buildings as well as to other reported historical sites. Furthermore, under laboratory conditions, two selected strains proved that these microorganisms were responsible for the rosy pigmentation and biodeterioration on the ancient paintings.submitted by Jörg EttenauerAbweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersZsfassung in dt. SpracheWien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2014OeBB(VLID)193037