Biodiversität Nitratreduzierender Mikroben in Grünlandböden erfasst durch Hochdurchsatz-Kultivierung und Genomik

 

Wissenschaftliche Bearbeitung durch:

Dr. Undine Behrendt

PD. Dr. Steffen Kolb

Dr. Andreas Ulrich

Timsy

(ZALF Müncheberg)

Prof. Dr. Marcus A. Horn

Tobias Spanner

(Uni Hannover)

Das Projekt BE-Cult beschäftigt sich mit der Biodiversität und  Bedeutung von DNRA-Bakterien  im Vergleich zu denitrifizierenden  Bakterienim Boden von Grünlandflächen. Wir untersuchen den Einfluss der Landnutzungsintensität  auf beide Bakteriengruppen unter Berücksichtigung der genomischen Ausstattung sowie ihrer physiologischen Eigenschaften. Das Projekt konzentriert sich dabei auf  landwirtschaftlich genutzte Grünlandflächen, einem Ökosystem mit globaler Bedeutung für N2O Emissionen.

Die Denitrifikation (DEN) und die dissimilatorische Nitratreduktion zu Ammonium (DNRA) sind zwei wichtige Reduktionsprozesse, durch die aus Nitrat über verschiedene Reduktionsschritte N2 oder Ammonium gebildet wird. Nur bei diesen mikrobiellen Prozessen kann Nitrat abgebaut und gleichzeitig das klimarelevante N2O produziert werden. Beide Prozesse laufen unter ähnlichen sauerstoffreduzierten Bedingungen ab und konkurrieren um das im Boden enthaltene Nitrat bzw. Nitrit. DNRA wird dabei als ein wichtiger Prozess im Stickstoffkreislauf angesehen, der Nitrat bzw. Nitrit in das weniger mobile  Ammonium umwandelt und damit eine längere Verfügbarkeit des Stickstoffs im Boden für Pflanzen und Mikroorganismen gewährleistet.  Im Gegensatz dazu können die gasförmigen Produkte der  DEN zu signifikanten Stickstoffverlusten im Boden führen.  Anders als bei der DEN, deren Bedeutung für N-Umsetzungsprozesse im Boden allgemein anerkannt wird, wird  die Bedeutung und das Auftreten von DNRA im Boden kontrovers diskutiert.

Die folgenden Ziele werden von den beiden Teams der LUH und des ZALF verfolgt:

  • Isolierung von nitratreduzierenden Bakterien, deren systematische physiologische und taxonomische Analyse vor dem Hintergrund der Landnutzung
  • Genomsequenzierung und Annotierung von repräsentativen Nitratreduzierern, um neuartige Genotypen und funktionelle Gene zu entdecken
  • Identifikation von Stoffwechselwegen und Taxonomie von C1-Verbindungen nutzenden Nitratreduzierern
  • Entwicklung von neuen Primern für die Detektion und Quantifikation spezifischer Markergene, sowie deren Untersuchung und Quantifikation in Böden

 

Weitere Projektbeteiligung von PD Dr. Steffen Kolb: BE_CH4
Vergangene Projektbeteiligung von PD Dr. Steffen Kolb: PROLINKS

Vergangene Projektbeteiligung von Prof. Dr. Marcus A. Horn: PROLINKS

Vergangene Projektbeteiligung von Dr. Andreas Ulrich: BEDry