Abundanz, Diversität und nischenspezifische Charakteristika von Ammoniumoxidierern temporär durch Meerwasser überfluteter Böden

• Antragsteller: Dr. Heiko Nacke
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 253075353

Die Nitrifikation in Böden, ein Schlüsselprozess innerhalb zahlreicher natürlicher und landwirtschaftlich genutzter Ökosysteme, kann Kontaminationen von Grundwasserleitern hervorrufen und beeinflusst die Ernährung von Pflanzen sowie die Freisetzung von Treibhausgas erheblich. Der initiale und geschwindigkeitsbestimmende Schritt dieses global bedeutsamen Prozesses, die Oxidation von Ammonium, wird durch archaeelle und bakterielle Bodenmikroorganismen vermittelt. In dem vorgeschlagenem Projekt soll der Einfluss von Meerwasserüberflutungshäufigkeiten auf die Abundanz und Diversität dieser nitrifizierenden Prokaryoten, sowie die genetischen und physiologischen Eigenschaften archaeeller Ammoniumoxidierer häufig überschwemmter Böden untersucht werden. Die Analysen umfassen kultivierungsbasierte sowie kultivierungsunabhängige Ansätze und erfolgen auf Grundlage von Oberbodenproben der deutschen Halligen Hooge, Langeness und Nordstrandischmoor. Flutungsbedingte Veränderungen der Abundanz, taxonomischen Zusammensetzung sowie des Artenreichtums von archaeellen und bakteriellen Ammoniumoxidierern werden mittels quantitativer PCR und Amplikonsequenzierung von amoA und 16S rRNA Genen aus Halligböden erschlossen. Zur Identifizierung von genomischen Thaumarchaea-Charakteristika die potentiell selektive Vorteile in häufig durch Meerwasser überschwemmten Böden vermitteln, werden komplexe Metagenombanken konstruiert und durchmustert (bei der Durchmusterung werden z.B. Gene die Schutz gegenüber osmotischem Stress verleihen berücksichtigt). Außerdem werden Kultivierungen und Wachstumsversuche vorgenommen um repräsentative Vertreter von Ammonium oxidierenden Archaeen aus Halligböden zu isolieren und deren physiologische Anpassungen gegenüber Meerwasserüberflutungen zu ermitteln. Die physiologischen Analysen schließen die Verfolgung des Wachstums dieser Mikroben unter verschiedenen Salz-, Sauerstoff- und Ammoniumkonzentrationen ein, da häufig durch Meerwasser überflutete Böden salzreiche Umgebungen darstellen, die durch Perioden geringer Sauerstoffverfügbarkeit und Nährstoffausschwemmung geprägt sind. Unter Berücksichtigung, dass es starke Anzeichen für einen globalen Meeresspiegelanstieg gibt, Feuchtgebiete etwa 6% der weltweiten Landfläche ausmachen und zeitweise überflutete Böden oftmals landwirtschaftlich genutzt werden, sind Kenntnisse über funktionelle Mikroben-Gruppen temporär überschwemmter Böden erforderlich um Ökosystemfunktionen innerhalb dieser Habitate vorhersagen und kontrollieren zu können. Das vorgeschlagene Projekt wird durch die Erbringung von detaillierten Informationen über die Quantität, Diversität und nischenspezifischen Eigenschaften archaeeller und bakterieller Ammoniumoxidierer zu einem besseren Verständnis dieser Nitrifikation-kontrollierenden Kleinstlebewesen innerhalb temporär überfluteter Böden beitragen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. James I. Prosser