Molekulare und physiologische Mechanismen des Pilzparasitismus und ihre ökologischen Folgen in polaren Gewässern

• Antragsteller: Professor Dr. Hans-Peter Grossart; Professor Dr. Ulf Karsten
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 522027027

Benthische Primärproduzenten, z.B. Diatomeen, sind wichtig Organismen für polare aquatische Ökosysteme, da sie Nahrung für höhere trophische Ebenen inklusive Fische liefern. Bisher ist kaum bekannt, wie die Biomasseproduktion durch Parasiten, z.B. basale Pilze (Chytriden), beeinflusst wird. In einem früheren Projekt haben wir das Vorkommen und die große Vielfalt von Chytridien sowohl in der Antarktis als auch in der Arktis nachgewiesen. Im Einklang mit dem SPP 1158 Antarktisforschung befasst sich dieses Projekt mit den beiden Aspekten: I. „Gateways to Lower Latitudes“ und II. „Reaktion auf Umweltveränderungen“. Die Feldarbeit wird zusammen mit anderen SPP-Mitgliedern in Potter Cove (Dallmann Lab, Carlini Station, Antarktis) und Kongsfjorden (AWIPEW Station, Ny-Ålesund, Svalbard) durchgeführt. Es werden vier Ziele verfolgt: i) Bewertung und Vergleich der Wirts-Parasiten-Dynamik unter verschiedenen Umweltbedingungen in der Potter Cove (Antarktis) und im Kongsfjorden (Arktis) durch Feld- und experimentelle Studien (incl. mikroskopischer und molekularer Ansätze). ii) Untersuchung und Vergleich der Veränderungen in der Wirts-Parasiten-Physiologie unter veränderten Umweltbedingungen an beiden Studienorten durch Feld- und experimentelle Studien (incl. Metabolomik). iii) Bestimmung der ökologischen Rolle von Wirt-Parasit-Interaktionen unter sich ändernden Umweltbedingungen an beiden Studienorten. iv) Definition von Parasitenstrategien zum Überleben von Perioden kontinuierlicher Dunkelheit in einem sich erwärmenden Ozean und Beschreibung des Wirt-Parasit-Systems auf zellulärer Ebene mittels Metabolomik in Kombination mit Labor- und Feldinkubationen. Wir werden die folgenden Hypothesen testen: H1: Die Wirts-Parasiten-"Vielfalt" (benthische Algen-Chytriden) verändert sich als Reaktion auf eine sich verändernde Umwelt (d.h. Temperatur und Lichtverfügbarkeit). H2: Vorhergesagte Umweltveränderungen werden sich auf die Wirts-Parasiten-"Interaktionen" auswirken, was sich auf ihre ökologische Rolle in polaren Küstengewässern auswirkt und zu Unterschieden in den benthischen Nahrungsnetzen und dem C-Zyklus der antarktischen vs. den arktischen Standorten führen kann. H3: Während Zeiten völliger Dunkelheit und niedriger Temperaturen (1°C; Polarwinter) bilden Parasiten spezielle Ruhestadien und/oder wechseln zu generalistischen Strategien. Es soll ein mechanistischer Einblick in die Auswirkungen des Klimawandels auf die ökologische Rolle der Interaktionen zwischen benthischen Diatomeen und Pilzparasiten und deren Folgen für die Dynamik des Nahrungsnetzes und damit des C-Kreislaufs gegeben werden. Dabei ermöglicht die Kombination von Einzelzell-Metabolomik und Metatranskriptomik die Erforschung metabolischer Folgen von weitgehend vernachlässigten Interaktionen zwischen benthischen Diatomeen und Parasiten in den Polarregionen.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1158: Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten
• Mitverantwortlich(e): Dr. Marine Vallet