Ökophysiologie und mikrobielle Interaktionen fakultativ anaerober, sulfatreduzierender Acidobakterien

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Pester
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 542529277

Die meisten sulfatreduzierenden Mikroorganismen (SRM) nutzen den Dsr-Stoffwechselweg um Energie aus der Reduktion von Sulfat zu Sulfid zu gewinnen - ein wichtiger Prozess im globalen Schwefelkreislauf. Durch die Sulfatreduktion wird ein Drittel des organischen Kohlenstoffs in marinen Sedimenten mineralisiert. In Süßwassersedimenten und Mooren treiben SRM einen versteckten aber hochaktiven Schwefelkreislauf an und reduzieren dadurch die Produktion des Treibhausgases Methan. Unsere jüngsten Arbeiten konnten zeigen, dass die bekannte Vielfalt an Dsr-Stoffwechselweg-kodierenden Mikroorganismen weit über kultivierte SRM-Vertreter hinausgeht und 23 bakterielle und 4 archaeelle Phyla umfasst. Vertreter der Acidobacteriota stellen den größten Anteil dieser neu entdeckten SRM dar und sind gleichzeitig weit in marinen und terrestrischen Habitaten verbreitet. Mit Hilfe eines mit Moorboden-inokulierten Bioreaktors konnten wir kürzlich zeigen, dass Dsr-Stoffwechselweg-kodierende Acidobacteriota zwischen Sulfatreduktion und aerober Atmung wechseln können, während sie das pflanzliche Polysaccharid Pektin abbauen. In diesem Antrag möchten wir die Ökophysiologie dieser Acidobacteriota und ihre Interaktionen mit anderen Mikroorganismen im Schwefelkreislauf genauer untersuchen. Drei Hypothesen werden in drei Arbeitspaketen (AP) getestet: (i) weitere in situ relevante organische Polymere können neben Pektin von sulfatreduzierenden Acidobacteriota verwertet werden, (ii) letztere stehen in enger Wechselwirkung mit bisher nicht identifizierten Mitgliedern der mikrobiellen Gemeinschaft, um den versteckten Schwefelkreislauf in Mooren aufrechtzuerhalten, und (iii) marine Dsr-Stoffwechselweg-kodierende Acidobacteriota üben ähnliche Funktionen aus, wie ihre Verwandten in Mooren. AP1 wird die Ökophysiologie des fakultativ anaeroben, sulfatreduzierenden Acidobacteriums MAG CO124 genauer charakterisieren, welches zuvor aus einem Moor in unserem Bioreaktor angereichert wurde. Wachstum und Aktivität werden als Reaktion auf verschiedene Pflanzenpolysaccharide, unterschiedliche O2-Regime und unterschiedliche pH-Werte untersucht werden. AP2 wird sich auf mikrobielle Interaktionen im Schwefelkreislauf des etablierten Bioreaktor fokussieren, insbesondere in Bezug auf Schwefel-oxidierende und disproportionierende Prozesse. Wir werden relevante Schwefelverbindungen quantifizieren, die Aktivität von „Schwefel“-oxidierenden und -disproportionierenden Mikroorganismen charakterisieren und untersuchen wie diese mit dem sulfatreduzierenden Acidobacterium MAG CO124 interagieren. In AP3 wird ein Bioreaktor mit marinem Sediment angeimpft und ebenfalls unter alternierenden anoxischen und oxischen Bedingungen betrieben. Hier werden wir testen, ob marine Dsr-Stoffwechselweg-kodierende Acidobacteriota ähnliche Funktionen ausüben können wie ihre Verwandten in Mooren. Dieser Antrag wird wichtige Erkenntnisse zur ökologischen Relevanz dieser weit verbreiteten Gruppe an neu entdeckten SRM liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen