Abbau von Alginat durch marine Gammaproteobakterien und Bacteroidetes: Physiologie, Regulation und Bedeutung in bakteriellen Gemeinschaften

• Antragsteller: Dr. Matthias Wietz
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 212985721

Der bakterielle Abbau von marinen Polysacchariden ist für die Remineralisierung von organischem Material in den Meeren von entscheidender Bedeutung. Alginat, ein hauptsächlicher Bestandteil vieler Makroalgen, stellt eines der häufigsten marinen Polysaccharide und eine wichtige Kohlenstoffquelle dar. Jedoch ist noch wenig über die Regulation des bakteriellen Alginatabbaus, die Identität und Häufigkeit alginatabbauender Bakterien sowie deren Bedeutung für die funktionelle Diversität bakterieller Gemeinschaften bekannt. Der vorliegende, auf meiner "Eigenen Stelle" aufbauende Folgeantrag beinhaltet eine detaillierte Untersuchung des bakteriellen Alginatabbaus auf der regulatorischen, genomischen und Gemeinschaftsebene. Dieses basiert auf etablierten alginolytischen Modellisolaten, Mikrokosmensystemen sowie molekularen Untersuchungen natürlicher Bakterioplankton-Gemeinschaften. Quantitative real-time PCR von Alteromonas und Maribacter spp. Modellisolaten wird die Expression von alginolytischen Genen in Relation zur Wachstumsphase und Polymergröße beleuchten. In Kombination mit transkriptomischen und hochauflösenden exometabolomischen Analysen wird dies eine ganzheitliche Sicht der Genregulation und Stoffwechselvorgänge während des Alginatabbaus ermöglichen. Darüber hinaus wird Echtzeit-Mikroskopie fluoreszenzmarkierter Alteromonas und Maribacter-Isolate deren Wachstum, Beweglichkeit und Konkurrenzfähigkeit in natürlichen Gemeinschaften dokumentieren, sobald Alginatpartikel zugegeben werden. Kulturbasierte Untersuchungen werden durch molekulare GeneFISH-Analysen ergänzt, um alginatabbauende bakterielle Taxa in verschiedenen ozeanischen Biomen zu identifizieren und quantifizieren. Anhand von Umweltproben aus dem südlichen Ozean, Atlantik und Pazifik werden so biogeographische Muster in der globalen Verteilung alginolytischer Bakterien dokumentiert. Darüber hinaus wird GeneFISH auf Mikrokosmen mit Alginat-angereichertem Meerwasser aus Pazifik und Nordsee angewandt, um die Sukzession alginolytischer Populationen während des Abbaus von Polymer zu Monomer aufzuklären. Das Projekt wird von einer Reihe nationaler und internationaler Kooperationen profitieren und wesentlich zum Verständnis alginolytischer Aktivitäten auf bakterieller Spezies- und Gemeinschaftsebene beitragen. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse sind zum besseren Verständnis mariner Kohlenstoffkreisläufe von grundlegender Bedeutung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen