Planktonic Archaeal Phosphorus Affinity and Apportionment (PAPAA)
Final Report Abstract
Das PAPAA Projekt zielt darauf hin, den Beitrag von nitrifizierenden Thaumarchaeen am biogeochemischen Flux von Kohlenstoff (C), Stickstoff (N) und Phosphor (P) mit Hilfe von Kultivierungsmethoden zu untersuchen. Um die Kinetik des C-N-P-Fluxes zu bestimmen, haben wir einen Ansatz entworfen, bei dem wir mittels Radiotracer-Experimenten die Quantifizierung von Zellspezifischen C- und P-Aufnahmeraten gemeinsam mit Nitritproduktionsraten während des Wachstums von zwei verschiedenen Nitrosopumilus maritimus Stämmen (aus einem natürlichem (NAOA6) und einem künstlichen (SCM1) Habitat isoliert) mit unterschiedlichen Phosphatkonzentrationen (0,1 < Pi < 1,6 µM) durchführen können. Unsere Versuche ergaben, dass N. maritimus mit 1 Mol veratmetem Ammonium ungefähr 0,3 Mol C und 2 mMol P i assimilieren kann. Dabei war die C-Fixierung bei beiden N. maritimus Stämmen bei Pi Konzentration im Kulturmedium von weniger als 200 nM begrenzt. Der natürliche N. maritimus Stamm NAOA6 assimilierte Pi etwa viermal schneller als Stamm SCM1, erreichte eine viel höhere spezifische Substartaffinität für Pi und reagierte deutlich empfindlicher auf Veränderungen der P i Konzentration. Weiterhin wurde erstmalig die Elementarzusammensetzung von C:N:P in N. maritimus Kulturen mittels eines Scanning Elektronen Mikroskops , das mit einem energy-dispersive X-ray Spektroskops (EDS) ausgestattet war, ermittelt. Während der Erhöhung des C:P Verhältnisses, resultierend aus der Verringerung der P i Konzentration im Medium, wurden Elementarverhältnisse in der Biomasse von 57:9:1 und 89:15:1 ermittelt. Die aus diesen Verhältnissen und der in Zellmasse ermittelten P-Menge resultierenden zellulären Ernährungsbedürfnisse für N. maritimus ergaben 34±14 fg C, 6.5±2.8 fg N, und 1.5±0.6 fg P cell-1 und nahmen auf Werte von 18±7 fg C, 3.6±1.4 fg N, and 0.53±0.20 fg P cell-1 während P-Limitierung ab. Diese elementare Zellzusammensetzung von Thaumarchaeen unterscheiden sich nicht von marinen Bakterien. Die Befähigung von NAOA6 den zellulären Pi-Gehalt innerhalb von 3 h umzusetzen (turnover time) deuten darauf hin, dass die Pi Aufnahmekinetik von NAOA6, diesen in natürlichen Ozeanwasser vorkommenden Stamm, in oligotrophen Lebensräumen wettbewerbsfähig macht. Weiterhin konnten unsere Versuche zeigen, dass die untersuchten Stämme radioisotopenmarkiertes DOC und DOP in das Kulturmedium abgeben. Unsere Abschätzungen ergaben, dass planktonische Thaumarchaeen global mit etwa 1012 Mol und 1011Mol pro Jahr signifikant an der Bildung von ozeanischem DOC bzw. DOP beitragen.
Publications
- (2017) Biogeochemical Fluxes, Stoichiometry, Phosphorus Affinity, and DOM production by Marine Archaea. Goldschmidt Conference, Paris, France
Meador, T.B., Schoffelen, N., Könneke, M., Ferdelman, T.
- (2017) Planktonic Lipidome Responses to Aeolian Dust Input in Low-Biomass Oligotrophic Marine Mesocosms. Frontiers in Marine Science, 4, 113
Meador, T.B., Goldenstein, N.I., Gogou, A., Herut, B., Psarra, S., Tsagaraki, T.M. and Hinrichs, K.
(See online at https://doi.org/10.3389/fmars.2017.00113) - (2017) Stoichiometry of Ammonia Oxidation and C and P Fluxes by Marine Archaea. Association for the Sciences of Limnology and Oceanography, Honolulu, HI, USA
Meador, T.B., Schoffelen, N., Könneke, M., Ferdelman T.G.
