Biologische Bodenkrusten als einzigartige Mikroökosysteme sind ein geeignetes Modelsystem um Taxonomie und kryptische Diversität von Mikroalgen aufzuklären

• Antragstellerin: Dr. Karin Glaser
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 350173788

Auf globaler Ebene sind biologische Bodenkrusten (englisch: biological soil crusts; BSC) die produktivste mikrobielle Biomasse in trockenen und anderen extremen Regionen mit Mikroalgen als Schlüsselorganismen. BSCs bestehen aus einem Konsortium lebender Organismen, die mit ihren Exkretionsprodukten Mikroökosystem bilden, welche ökologisch wichtige Funktionen ausüben, wie Primärproduktion, Stickstofffixierung, Mineralisierung, Erhöhung der Wasserretention und Stabilisierung des Bodens. Die Systematik von Mikroalgen wandelt sich momentan von einem morphologischen Artkonzept hin zu einem phylogenetischen. Das morphologische Konzept ist nicht immer verlässlich, da manchen Organismen klar differenzierbare morphologische Eigenschaften fehlen. Daraus folgt, dass sich die beiden Artkonzepte in taxonomischer Zuordnung und Artabgrenzung unterscheiden: ein fundamentales Problem, dass gelöst werden muss. Die Mikroalgen Coccomyxa und Stichococcus werden weltweit in biologischen Bodenkrusten dokumentiert, was für ihre Bedeutung als Schlüsselorganismen in BSCs spricht. Ihre Taxonomie ist noch nicht geklärt, was eine Biodiversitätsbestimmung erschwert. Die Revision von Coccomyxa und Stichococcus deckt sich mit zwei Punkten der Ziele von SPP 1991 Taxon-Omics: I. Entdecken und Abgrenzen von Arten; II. Artbenennung beschleunigen und Werkzeuge oder Monografien zur Identifikation entwickeln.Ein polyphasischer Ansatz basierend auf molekularen Daten, unterstützt durch morphologische, ökophysiologische und biochemische Charakteristika, wird sowohl zu in einer robusten Taxonomie als auch zu der Entdeckung und Benennung neuer Arten führen. Dazu werden neue Stämme aus BSCs von Ostseedünen entlang eins Gradienten isoliert und bereits existierende Stämme aus Kulturensammlung geordert und von diesen, sofern fehlend, die hoch-variable ITS Region und der Chloroplastenmarker rbcL sequenziert. Basierten darauf werden phylogenetische Bäume berechnet und moderne Algorithmen (wie GYMC und PTP) zur Artabgrenzung angewandt. Das Ergebnis der molekularen Analysen wird dann durch chemotaxonomische Marker (low molecular weight carbohydrates), Habitatinformation, ökophysiologische und morphologischen Merkmalen gestärkt. Der polyphasische Ansatz gibt eine starke Datenlage zur taxonomischen Revision von Coccomyxa und Stichococcus und beschleunigt die Artbenennung und Artabgrenzung; neue Arten werden beschrieben oder morphologische Arten vereint. Für zukünftige Studien soll ein barcode tool unter Verwendung von next-generation-sequencing entwickelt werden, das eine schnelle und präzise Biodiversitätsabschätzung der beiden Schlüsselgattungen Coccomyxa und Stichococcus in BSCs erlaubt.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1991: Taxon-OMICS: Neue Herangehensweisen zur Entdeckung und Benennung von Arten und Biodiversität