Determinanten von Gemeinschaftsstruktur, Funktion und Sukzession von Süßwasser-Mikroorganismen auf Lake Snow

• Antragstellerin: Dr. Mina Bizic
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 393798666

In der beantragten Arbeit möchte ich die zeitliche Dynamik des mikrobiellen Abbaus von makroskopisch organischen Aggregaten (Lake Snow) in Süßwasserseen detailliert untersuchen. Dabei soll der Abbau von Lake Snow unter in situ ähnlichen Bedingungen mit Hilfe von Durchfluss-Rollingtanks untersucht werden, die wir erst kürzlich entwickelt haben. Dabei möchte ich die Faktoren bestimmen, die für die mikrobielle Sukzession auf sinkenden/zersetzenden Partikeln verantwortlich sind, wobei ich insbesondere die Heterogenität in der mikrobiellen Besiedlung und Aktivität einzelner Partikel im Fokus habe. Lake Snow trägt erheblich zum gesamten partikulären organischen Material in Seen bei und besteht aus unterschiedlichen Quellpartikeln (Phytoplankton, totes Zooplankton, etc.). Die Konzentrationen von organischen und anorganischen Molekülen sind auf Lake Snow oft 2-4mal höher als im Umgebungswasser und bieten Bakterien eine potente Energie-, Kohlenstoff- und Nährstoffquelle. Daher ist Lake Snow stark mit heterotrophen Bakterien besiedelt, die eine wichtige Rolle beim Partikelabbau spielen. Die Gemeinschaftsstruktur dieser Bakterien variiert zwischen einzelnen Partikeln stark, allerdings ist die treibende Kraft hierfür nur wenig untersucht. Die mikrobielle Gemeinschaft verändert sich mit der Zeit, ein Sukzessionsprozess, der die Veränderung der Kohlenstoffqualität bedingt; meine eigenen Ergebnisse zeigen allerdings keine Veränderungen in der Expression der entsprechenden mikrobiellen Gene, selbst nicht nach 8 Tagen Inkubation. Daher ist meine Hypothese, dass die treibende Kraft, die die mikrobielle Gemeinschaft während der Aggregatbesiedlung formt, durch organismische Interaktionen bestimmt wird. Diese beinhalten Bakterien-Eukaryonten, Bakterien-Bakterien und Bakterien-Viren Interaktionen. Um die Eigenschaften von Lake Snow unter natürlichen Bedingungen besser zu untersuchen und um ein tieferes Verständnis der wichtigsten Prozesse zu bekommen, die die Bakteriengemeinschaft auf Lake Snow beeinflussen, möchte ich folgendes untersuchen: A) Effekte der Partikelquelle auf die Heterogenität in der mikrobiellen Besiedlung; B) Heterogenität der mikrobiellen Aktivität auf Partikeln gleicher und unterschiedlicher Quelle; C) Bewertung des Anteiles von organismischen Interaktionen während der Sukzession von Lake Snow besiedelnden mikrobiellen Gemeinschaften im Vergleich zu den Änderungen in der Kohlenstoffqualität. Um dies zu erreichen, möchte ich möglichst viele, im Labor gebildete, einzelne Partikel in dem neuen Durchflusstank-System untersuchen. Diese Untersuchungen sollen mit molekularem Fingerprinting der mikrobiellen Gemeinschaft, Aktivitätsmessungen, Transkriptomik, sowie einer hochaufgelösten biochemischen Analyse gekoppelt werden. Die Ergebnisse dieser Studie werden wichtige Grundlagen liefern, um die Mechanismen der mikrobiellen Partikelbesiedlung sowie ihre Rolle in Umsatz und Speicherung von organischem Material in Süßwassersystemen besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen