Konfokales Laser-Scanning-Mikroskop

• Fachliche Zuordnung: Agrar-, Forstwissenschaften und Tiermedizin
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 560213251

Ziel des Antrags ist es die superauflösende Stimulated Emission Depletion Mikroskopie in Kombination mit Fluoreszenzlebensdauer-Detektion als neues Werkzeug in den Boden- und Umweltwissenschaften an der Universität Kiel und kooperierenden Forschungsinstituten etablieren. Durch die schnelle und effiziente Zählung der Ankunftszeit von Photonen pro Pixel ermöglicht das vorgeschlagene System die Erstellung scharfer Bilder von Mikroorganismen selbst in so heterogenen Umgebungen wie Böden und Sedimenten auf der Subaggregatskala ohne Einbettung und Dünnschnitte. Die deutlich unterschiedlichen Lebensdauereigenschaften verschiedener Komponenten der Bodenmatrix (z. B. Mineralränder, organische Beschichtungen) von den fluoreszenzmarkierten Organismen werden es ermöglichen, das Fluoreszenzsignal zu unterscheiden. Darüber hinaus wird eine kürzlich etablierte neue Methode, die sogenannte Mikrozymographie, in Kombination mit dem neuen Mikroskop die Bestimmung der oxidativen Enzymaktivität in situ in der Rhizosphäre auf der Mikroskala ermöglichen. Die Verknüpfung dieser Methode mit der Fluoreszenzlebensdauer-Detektion wird es ermöglichen, die störende Autofluoreszenz der Bodenmatrix auszublenden. Die beteiligten Gruppen beabsichtigen, die vorgeschlagene Instrumentenkonfiguration für eine breite Palette von Forschungsprojekten zu nutzen: Zur Visualisierung und Unterscheidung von Bakteriengemeinschaften in der Rhizosphäre, der Rhizoplane und der Endosphäre von Wurzeln. Zur Kopplung von hochauflösender Mikroskopie von Bodenproben mit nanoskaliger Sekundärionen-Massenspektrometrie, um die Aufnahme markierter Substrate durch zuvor identifizierte einzelne lebende Zellen zu quantifizieren. Da die Auflösung beider Techniken auf einer ähnlichen Skala liegt, ist eine Bildregistrierung ohne Skalierung möglich. Zur Visualisierung mikrobieller Interaktionen in Wurzeln mittels mikrokonfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie und Nanoskopie-Bildgebungstechniken, um Mikro-Nischen und spezifische Oberflächen für die Bakterienbesiedlung zu entdecken, die von der Pflanze bereitgestellt werden. Zur Untersuchung der Auswirkungen von Umweltbedingungen (Temperatur, Dürre, Krankheitserreger) auf Enzymaktivitäten in der Rhizosphäre von Wurzelspitzen (Nano-Zymographie). Zur Kolokalisierung von Enzymen, Bakterien und Mykorrhizahyphen auf der Subaggregatskala. Zur Analyse der durch Mykorrhizahyphen verursachten Verwitterung von Mineraloberflächen im Boden. Um fluoreszenzmarkierte Lektine und Antikörper dazu zu nutzen um die Mucilage-Exsudation in der Rhizosphäre im Nanomaßstab zu visualisieren. Um eine Fluoreszenzlebensdauer-Bildgebung von Phagen zu etablieren, als praktikable Methode zur spezifischen Identifizierung und Visualisierung intakter Phagenpartikel, um die Eignung der Methode zur Phagenvisualisierung in Bodenhabitaten zu demonstrieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Konfokales Laser-Scanning-Mikroskop
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
• Leiterin: Professorin Dr. Sandra Spielvogel