Kernproject 8 - Microorganismen: Artenvielfalt und Gemeinschaftszusammensetzung von Bodenmikroorganismen in Grünland- und Waldökosystemen entlang von Landnutzungsgradienten in den drei Deutschen Biodiversität-Exploratorien

 

Wissenschaftliche Bearbeitung durch:

Prof. Dr. Francois Buscot

Dr. Kezia Goldmann

Ali Nawaz

Beatrix Schnabel

(Helmholtz Zentrum für Umweltforschung- UFZ, Halle)

Prof. Dr. Jörg Overmann

Dr. Johannes Sikorski

Dr. Selma Vieira

(DSMZ Braunschweig)

Prof. Dr. Michael Schloter

(TU München)

Dr. Barbara Stempfhuber

(Helmholtz Zentrum München)

Lebewesen, die kleiner sind als 50µm zählen zu den Mikroorganismen. Dazu gehören Bakterien, Archaeen, Pilze, aber auch einzellige kleinere Eukaryoten wie Protisten. Mikroorganismen stellen die diverseste Fraktion des Bodenlebens dar. Mikroorganismen bilden komplexe funktionelle Interaktionsnetzwerke, die unter dem Begriff „Mikrobiom“ zusammenfasst werden und die Grundlage für wichtige Ökosystemdienstleistungen von Böden sind. Dazu zählen die Förderung des Wachstums von Pflanzen, als Basis für Lebens- und Futtermittel sowie nachwachsende Rohstoffe, die Bindung von Kohlenstoff im Boden und die damit einhergehende Abschwächung des Klimawandels, der Abbau von Schadstoffen zur Aufrechterhaltung der Trinkwasserversorgung und ein Schutz für Organismen höherer trophischer Ebenen, z.B. vor Krankheitsbefall.

Neben standortspezifischen Eigenschaften wie Bodentyp und lokalem Klima, stellen auch die Landnutzung und deren Intensität wichtige Treiber für die mikrobielle Bodendiversität dar. Allerdings sind bis heute die funktionellen Zusammenhänge zwischen Umweltfaktoren und mikrobieller Diversität im Boden nur unzureichend erforscht.

Ziele

Die Hauptziele des Kernprojekts Mikroorganismen sind:

  1. Langzeiterfassung der mikrobiellen Gemeinschaften von Archaeen, Bakterien und Pilzen in allen 300 experimentellen Grünland- und Waldplots (EPs) der Biodiversitätsexploratorien. Basierend auf diesen Diversitätsdaten sollen Netzwerkstrukturen aufgedeckt, Schlüsselarten und die wesentlichen funktionellen Eigenschaften der Bodenmikrobiome identifiziert werden, um sie im Kontext von sich ändernden Landnutzung in Raum und Zeit zu verstehen.
  2. Neben koordinierten Bodenprobennahmen im Mai 2011, 2014, 2017, wird dieses Kernprojekt 8 auch die nächste Beprobung aller 300 EPs im Mai 2021 organisieren.
  3. Weitere Bodenproben im Rahmen der neuen Manipulationsexperimente im Grünland und Wald werden genommen und untersucht.
  4. Im Rahmen des Kernprojekts wird mittels standardisierter Verfahren DNS und RNS aus den Bodenproben extrahiert und die Struktur – Funktionsbeziehungen der jeweiligen Mikrobiome mittels molekularer Barcoding Verfahren bzw. metagenomischer Analysen erfasst. Hierzu werden modernste Verfahren der Hochdurchsatzsequenzierung eingesetzt. Die Nukleinsäureextrakte werden außerdem interessierten Teilprojekten zur Verfügung gestellt.
  5. Das Kernprojekt 8 entwickelt Strategien für die langfristige Archivierung von Bodenproben und extrahierten Nukleinsäuren für zukünftige neue Fragen und Projektpartner.
  6. Das Kernprojekt beteiligt sich an mehreren Syntheseaktivitäten innerhalb der Biodiversitäts-Exploratorien.

 

Gegenwärtige Zusammenarbeiten mit “Contributing Projects"

Wegen der Covid19 Pandemie musste die zentrale Probenahme in den 300 EPS vom Frühjahr 2020 auf Frühjahr 2021 verschoben werden. Nur im Anschluss können die effektiven Zusammenarbeiten angegeben werden.

 

Partnerschaft in gemeinsamen Experimenten:

  • In den vergangenen Phasen: BELOW, SADE, SCALEMIC, BEECH Transplant,
  • In der aktuellen Phase: Forest Gap Experiment (FOX), Reduced Land-Use Intensity Experiment (REX), Land Use Experiment (LUX)

 

Projekt in vorigen Phasen

Weitere Projektbeteiligung von Prof. Dr. Francois Buscot: BLD-FFD-HZG I-III
Vergangene Projektbeteiligung von Prof. Dr. Francois Buscot: MicroSYSteM I-II, SOILFUNGI, Funwood I-III, Soil (biotic)

Vergangene Projektbeteiligung von Prof. Dr. Jörg Overmann: ProFIL, ProFunD I-II, MicroSYSteM I-II

Vergangene Projektbeteiligung von Prof. Dr. Michael Schloter: INDILAP, InDiLaNi, ForNit, MicroBEEs, Crustfunction II, KiWion

Nach oben