Biodiversität Nitratreduzierender Mikroben in Grünlandböden erfasst durch Hochdurchsatz-Kultivierung und Genomik
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
Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen
