CRASSOBIOM: Die Funktion von Interaktionen zwischen der Pazifischen Auster und ihrer Mikrobiota in Bezug auf die Leistungsfähigkeit der Auster in extremen Habitaten

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Matthias Labrenz; Professorin Dr. Inna M. Sokolova, Ph.D.; Dr. Mathias Wegner
• Fachliche Zuordnung: Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 430581461

Extreme Habitate können Symbiosen zwischen Wirten und ihren Mikrobiota selektiv bevorzugen, und die daraus resultierenden Interaktionen sind häufig wichtig für das Überleben des Holobionten (i.e. der organisatorischen biologischen Einheit von Wirten und den mit ihnen assoziierten Mikroben). Die Gezeitenzone ist solch ein extremes Habitat, das von stark schwankenden Umweltbedingungen gekennzeichnet ist. Der periodische Wechsel von Ebbe und Flut führt zu täglichen Veränderungen abiotischer Faktoren wie Temperatur, Salinität oder Sauerstoffgehalt. Ein Überleben unter derartigen Bedingungen benötigt enorme Anpassungsfähigkeit und Stresstoleranz. Die invasive Pazifische Auster Crassostrea gigas konnte sich weltweit in solchen Gezeitenzonen etablieren, und sich dort erfolgreich gegen heimischen Arten behaupten. Die Gründe für diesen ökologischen Erfolg sind jedoch noch weitgehend ungeklärt. Dieses Projekt soll nun untersuchen, ob die Interaktionen von invasiven C. gigas mit ihren Mikrobiota das Überleben in dem extremen Lebensraum der Gezeitenzone des Wattenmeeres miterklären kann. Im Wattenmeer sind Pazifische Austern sich seit den frühen 1990er Jahren verbreitet und können in manchen Bänken mittlerweile Dichten von >3000 Individuen pro m2 erreichen. Hier, wird in Laboruntersuchungen zunächst die Rolle des Mikrobioms für die Stresstoleranz des Austernwirtes untersucht, indem die Effekte von Temperatur, Salinität und Hypoxia auf die Physiologie, Immunantwort und molekulare Stressantwort in Wirten mit intakten und dezimierten Mikrobiota charakterisiert wird. Hierbei wird zunächst die mikrobielle Diversität mittels 16s Metabarcoding bestimmt, bevor die Proben mit der stärksten Veränderung ihrer Mikrobiome transkriptomischen und metatranskriptomischen Untersuchungen unterzogen werden, um die Stoffwechselwege von Wirten und Mikrobiota zu identifizieren, die massgeblich die Fitness des Wirtes in Stresssituationen bestimmen. Die Relevanz dieser Ergebnisse unter natürlichen Bedingungen und Stresshäufigkeiten wird dann in einem Feldexperiment in tidalen und subtidalen Bereich des Wattenmeeres getestet. Hierzu wird die physiologische Stressantwort (über bioenergetische Messungen, Immunkompetenz und transkriptomische Analysen) in Austern gemessen, die zwischen subtidalen und tidalen transplantiert wurden oder in ihrem nativen Habitat verbleiben. Gleichzeitig werden die Veränderungen der taxonomischen und funktionalen Diversität der Auster-Mikrobiome in nativen und transplantierten Austern Auskunft darüber geben, ob funktionelle Antworten zwischen Wirt und Mikrobiom koordiniert werden und so Anpassung an die jeweiligen Habitate erklären können. Die Kombination der Ergebnisse aus kontrollierten Labor- und Feldexperimenten wird somit ein mechanistisches Verständnis der Verbindungen von Physiologie und Mikrobiom-Diversität und Funktion ermöglichen, welches wiederum den ökologischen Erfolg in der stressreichen Gezeitenzone des Wattenmeeres erklären kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen