Erforschung der Funktionen korallenassoziierter Bakterien bei der Stressreaktion von Holobionten mit natürlichen Probiotika (MicroFun)

• Antragstellerin: Professorin Dr. Maren Ziegler
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525433352

Korallenriffe sind komplexe, artenreiche Ökosysteme, die stark durch den Klimawandel gefährdet sind. Angesichts der schnellen globalen Erwärmung ist es von größter Dringlichkeit, die Mechanismen zu verstehen, die die Hitzetoleranz von Korallen, den Schlüsselarten des Korallenriffs, beeinflussen. Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass das Mikrobiom eine Schlüsselrolle bei der Umwelttoleranz von Korallen spielt. Die Erkenntnis, dass von den Mikrobiota bereitgestellte Funktionen die Leistung von Korallenholobionten verbessern können, hat das aufkommende Konzept der "Nützlichen Mikroorganismen für Korallen" (BMC) geprägt. BMC, die als probiotischer Cocktail verabreicht werden, können die Gesundheit der Korallen bei Hitzestress verbessern. Vier große Wissenslücken beeinträchtigen jedoch unser Verständnis der komplexen Funktionen der Korallen-assoziierten Bakterien bei der Stresstoleranz: 1. obwohl die Bedeutung der Bakterien für die Homöostase der Korallen unbestritten ist, sind die Mechanismen, durch die sie zu ihrer Gesundheit beitragen und wie sie bei der Stressreaktion wirken, noch weitgehend unbekannt. 2. Kann durch BMC die Stressreaktion gemindert werden, aber es fehlt ein mechanistischer Nachweis für ihre Wirkungsweise und Funktionen. 3. wirken mehrere Stressoren gleichzeitig auf Korallenriffe ein, aber ob dieselben mikrobiellen Funktionen die Auswirkungen verschiedener Stressoren vermindern können, ist weitgehend unerforscht. 4. konzentrieren sich die meisten BMC-Studien auf je eine Korallenart, so dass derzeit nicht bekannt ist, ob die Funktionen der BMC einer Korallenart, die Stressreaktion anderer Korallenarten mildern können. Dieses Projekt wird diese Wissenslücken schließen, indem es Analysen der mikrobiellen Funktionen in Korallen verschiedener Gesundheitszustände, Kultivierung von Bakterien und ein Experiment zum Klimawandel und zur Anwendung von BMC kombiniert. Hauptziel ist es, die komplexe Rolle der mikrobiellen Funktionen bei der Bestimmung der Stresstoleranz von Korallen zu entschlüsseln (MicroFun). Das Projekt ist in drei Arbeitspakete unterteilt: (1) Charakterisierung der mikrobiellen Funktionen gesunder und gestresster Korallen mit hoher und niedriger Hitzetoleranz durch mikrobielle Metagenomik. (2) Isolierung von Bakterientaxa aus diesen Korallen, mit phänotypischer, Genom-basierter und metabolomischer Analyse, um die Funktionen des korallen-assoziierten Mikrobioms zu erschließen und einen BMC-Cocktail zu erstellen. (3) Ein kombiniertes Hitze- und pCO2-Stress-Experiment mit drei Korallenarten und gekreuzten BMC-Cocktails. Dieses Projekt wird grundlegende Einblicke in die Stressreaktion von Korallen-Holobionten und die mikrobiellen Funktionen liefern, die eine Schlüsselrolle bei der Erhöhung ihrer Toleranz spielen. Diese Aktivitäten werden das Potenzial von BMCs als Korallenprobiotika zur Beeinflussung mikrobieller Funktionen beleuchten, um die Anpassung der Korallen an den Klimawandel und ihre Erholung davon zu beschleunigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Dr. Krupali Poharkar