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Microorganisms (Kernprojekt)

Artenvielfalt und Gemeinschaftszusammensetzung von Bodenmikroorganismen in Grünland- und Waldökosystemen entlang von Landnutzungsgradienten

Kernprojekt 8

Abbildung: Die Collage enthält sechs Fotos zu Arbeitsschritten von Molekular-Analysen in einem Labor, durchgeführt von einem Wissenschaftler. Foto 1 zeigt ein Gerät zur Proben-Standardisierung. Foto 2 zeigt den Wissenschaftler bei der Arbeit an einem Gerät für die Polymerase-Kettenreaktion. Foto 3 zeigt den Wissenschaftler, der mit einer elektronischen Pipette eine Probe in ein Mikro-Reaktionsgefäß füllt. Foto 4 zeigt einen Sequenzer der Marke Illumina MiSeq. Foto 5 zeigt den Wissenschaftler an einem Gerät zur Bio-Informatik-Qualitätsprüfung. Foto 6 zeigt den Wissenschaftler an einem Schreibtisch vor einem Computer bei Eingaben zur Zuordnung.

Hintergrund

Mikroorganismen, insbesondere Pilze und Bakterien, spielen eine wesentliche Rolle im Boden, unter anderem als Destruenten beim Abbau von organischen Substanzen und als Symbionten für das Wachstum und die Gesundheit von pflanzlichen Partnern. Neben diesen Wechselwirkungen mit Pflanzen werden Bodenmikroorganismen durch Umweltveränderungen, wie Landnutzung und Waldbewirtschaftung beeinflusst. Dennoch ist der Grad mit dem einzelnen Faktoren auf die mikrobielle Vielfalt und Zusammensetzung wirken, noch nicht vollständig geklärt.

Hypothesen

Die Hauptaufgabe des Kernprojekts Mikroorganismen ist die Erfassung und das Monitoring, insbesondere der Pilzgemeinschaft, auf allen 300 Grünland- und Waldexperimentierplots (EPs). Neben koordinierten Probennahmen im Mai 2011 und 2014, wird das Kernprojekt auch 2017 für die Organisation der Beprobung aller 100 EPs des Hainich-Exploratoriums verantwortlich sein.

Darüber hinaus finden zwischen dem Kernprojekt und diversen Projekten Syntheseaktivitäten statt: u.a. mit Norbert Hölzel, Universität Münster oder Ellen Kandeler und Sven Marhan, Universität Hohenheim.

Abbildung: Das Foto zeigt eine Wiese, auf der drei Gegenstände stehen und liegen: Erstens ein Eimer mit kleinen Steinen darin, zweitens eine gelbe Schale, die Bodenproben enthält und auf deren Ecke ein Gliedermaßstab liegt und drittens ein Klemmbrett mit einem Formular, auf dem ein Stift und ein Messer liegen.

Ziele

Die Ziele in der Phase (2017-2020) lauten:

1. Monitoring der Bodenmikroorganismen um zeitliche Effekte der Landnutzung und der Waldbewirtschaftung zu bestimmen (Bodenproben von 2011, 2014 und 2017).
2. Erfassung der Vielfalt von arbuskulären Mykorrhizapilzen (AMF) in allen EPs.
3. Untersuchung des Einflusses von Störung des Oberbodens und zusätzliche Saatguteinbringung auf die Anpassungsfähigkeit der Bodenmikroorganismen im Grasland (SADE).
4. Analyse der Pilzgemeinschaft bei unterschiedlicher Landnutzungsintensität und Störung innerhalb eines Jahres (TIMEMIC)

Methoden

DNA Extraktion und Quantifikation aus Boden, Erstellung einer pilzlichen Amplikon Bibliothek und Next-Generation-Sequencing mit der Illumina MiSeq-Plattform, Bioinformatik (MOTHUR & QIIME) und multivariate Statistik.

Publikationen

The influence of forest gaps and their subsequent closure on the diversity of soil fungi

Der Einfluss von Waldlücken auf Bodenpilze

Wöltjen J. (2023): The influence of forest gaps and their subsequent closure on the diversity of soil fungi. Master thesis, University Koblenz-Landau

Influence of land use on the temporal dynamics of fungal communities across the German Biodiversity Exploratories (BE)

Einfluss von Landnutzung auf die zeitlichen Dynamiken von Bodenpilze in den Deutschen Biodiversitätexploratorien (BE)

Rivera Cerquera D. F. (2023): Influence of land use on the temporal dynamics of fungal communities across the German Biodiversity Exploratories (BE). Bachelor thesis, University of Leipzig

Unraveling spatiotemporal variability of arbuscular mycorrhizal fungi in a temperate grassland plot

Goldmann K., Boeddinghaus R. S., Klemmer S., Regan K. M., Heintz-Buschart A., Fischer M., Prati D., Piepho H.-P., Berner D., Marhan S., Kandeler E., Buscot F., Wubet T. (2020): Unraveling spatio‐temporal variability of arbuscular mycorrhiza fungi in a temperate grassland plot. Environmental Microbiology 22 (3), 873-888. doi: 10.1111/1462-2920.14653

Resident and phytometer plants host comparable rhizosphere fungal communities in managed grassland ecosystems

Vergleichbare Pilzgemeinschaften in der Rhizosphäre von ansässigen Pflanzen und Phytometerpflanzen in bewirtschafteten Grünlandökosystemen

Schöps R., Goldmann K., Korell L., Bruelheide H., Wubet T., Buscot F. (2020): Resident and phytometer plants host comparable rhizosphere fungal communities in managed grassland ecosystems. Scientific Reports 10: 919. doi: 10.1038/s41598-020-57760-x

Early stage root-associated fungi show a high temporal turnover, but are independent of beech progeny

Goldmann K., Ammerschubert S., Pena R., Polle A., Wu B.-W., Wubet T., Buscot F. (2020): Early stage root-associated fungi show a high temporal turnover, but are independent of beech progeny. Microorganisms 8 (2), 210. doi: 10.3390/microorganisms8020210

Distribution of Medically Relevant Antibiotic Resistance Genes and Mobile Genetic Elements in Soils of Temperate Forests and Grasslands Varying in Land Use

Verbreitung von medizinisch relevanten Antibiotikaresistenzgenen und mobilen genetischen Elementen in Wald- und Grünlandböden

Willms I. M., Yuan J., Penone C., Goldmann K., Vogt J., Wubet T., Schöning I., Schrumpf M., Buscot F., Nacke H. (2020): Distribution of Medically Relevant Antibiotic Resistance Genes and Mobile Genetic Elements in Soils of Temperate Forests and Grasslands Varying in Land Use. Genes 11 (2), 150. doi: 10.3390/genes11020150

Der Einfluss von Borkenkäfern (Curculionidae, Scolytinae) auf das Mykobiom der Gemeinen Fichte (Picea abies (L.) H. Karst., Pinaceae) im Biodiversitäts-Exploratorium Hainich-Dün

Masch D. (2020): Der Einfluss von Borkenkäfern (Curculionidae, Scolytinae) auf das Mykobiom der Gemeinen Fichte (Picea abies (L.) H. Karst., Pinaceae) im Biodiversitäts-Exploratorium Hainich-Dün. Bachelor thesis, FU Berlin

Belowground plant microbiome diversity and community composition in grassland ecosystems along land-use gradients in the German Biodiversity Exploratories

Unterirdische Pflanzenmikrobiomvielfalt und Gemeinschaftszusammensetzung in Grünlandökosystemen entlang von Landnutzungsgradienten in den deutschen Biodiversitäts-Exploratorien

Schöps R. (2020): Belowground plant microbiome diversity and community composition in grassland ecosystems along land-use gradients in the German Biodiversity Exploratories, Dissertation, Leipzig University

Land-use intensity rather than plant functional identity shapes bacterial and fungal rhizosphere communities

Landnutzungsintsität anstatt von funktionellen Pflanzengruppen beeinflussen die bakterielle und pilzliche Rhizosphärengemeinschaft

Schöps R., Goldmann K., Herz K., Lentendu G., Schöning I., Bruelheide H., Wubet T., Buscot F. (2018): Land-use intensity rather than plant functional identity shapes bacterial and fungal rhizosphere communities. Frontiers in Microbiology 9:2711. doi: 10.3389/fmicb.2018.02711

Auswirkung von pflanzlichen Nachbarschaftseffekten auf die pilzliche Diversität und Gemeinschaftszusammensetzung in der Rhizosphäre

Lohmaier A. (2018): Auswirkung von pflanzlichen Nachbarschaftseffekten auf die pilzliche Diversität und Gemeinschaftszusammensetzung in der Rhizosphäre. Master thesis, University Halle-Wittenberg

Preservation of nucleic acids by freeze-drying for next generation sequencing analyses of soil microbial communities

Weißbecker C., Buscot F., Wubet T. (2017): Preservation of nucleic acids by freeze-drying for next generation sequencing analyses of soil microbial communities. Journal of Plant Ecology 10 (1), 81-90. doi: 10.1093/jpe/rtw042

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Die sogenannten Kernprojekte der BE gingen aus dem Projekt zur Flächenauswahl und dem Aufbau der Exploratorien (2006-2008) hervor. Sie stellen seit 2008 die Infrastruktur bereit und erheben für alle Projekte wichtige Basisinformationen zu Landnutzung, Diversität und Ökosystemprozessen (Langzeitmonitoring). Zudem sie koordinieren projektübergreifende Aktivitäten wie etwa verschiedene Grossexperimente.