Mikrobielle 'Omics' mit Schwerpunkt Biodiversität und Physiologie von Bakterien und Mikro-Eukaryonten

Die wichtigsten Primärproduzenten auf Schnee- und Eisflächen sind Schnee- und Eisalgen. Sie sind poly-extremophile Mikroalgen, die eine Reihe von Anpassungen in Niedertemperatur-Umgebungen einschließlich der Einfrierung von Wasser, Austrocknung, Nährstoffmangel und hohe Lichtbestrahlung entwickelt haben. Um ihre photosystematischen Apparate vor der Photoinhibition zu schützen, produzieren sie eine Reihe von Pigmenten, die deutliche Färbungen von Schnee und Eis verursachen (z. B. grün, rot, braun, schwarz). Zusammen mit anderen Verunreinigungen (z.B. Staub, Mineralien, Schwarzkohle) verursachen diese von Algen produzierten Pigmente eine Verdunkelung der Schnee- und Eisoberflächen, was wiederum die Albedo verringert und die Schmelzraten in glazialen Ökosystemen erhöht.

Dennoch sind die biogeographischen Verteilungsmuster, ihre Biodiversität und die biochemischen Strategien immer noch schlecht verstanden. Um ein besseres Verständnis zu erhalten, untersuchen wir die Schnee- und Eisalgen-Gemeinschaften und ihr zugehöriges Mikrobiom (d. H. Bakterien, Archaea, Pilze) in verschiedenen arktischen und alpinen Regionen mit einem multidisziplinären Ansatz. Wir arbeiten daran, die Zusammensetzung und Dynamik von Gemeinschaften durch den Einsatz von Sequenziertechnologien der nächsten Generation, einschließlich der Sequenzierung gezielter Markergene, des Shotgun-Metagenoms und der RNA-Sequenzierung, aufzudecken. Die molekularen Daten werden dann mit den physikalisch-chemischen (z.B. pH-Wert) und geochemischen (z.B. Nährstoffe, Spurenmetalle) Randbedingungen kreuzkorreliert, um ein vollständigeres Bild der mikrobiellen Ökosystemdynamik zu zeichnen. Zusätzlich implementieren wir einen Metabolomik-Ansatz, um zu verstehen, wie mikrobielle Metabolismen sich anpassen, verändern und auf veränderte Umweltbedingungen reagieren können.

Dieses Projekt wird in Zusammenarbeit mit dem Kryo-Mikro-Team unter der Leitung von Alex Anesio an der Universität Aarhus Roskilde durchgeführt.

Aktuelle Veröffentlichungen

(Autoren aus der Gruppe in Fettdruck)

Lutz, S., Procházková, L., Benning, L. G., Nedbalová, L., Remias, D. (2019): Evaluating amplicon high–throughput sequencing data of microalgae living in melting snow: improvements and limitations. - Fottea, 19, 2, 115-131. DOI: 10.5507/fot.2019.003.

Lutz, S., Ziolkowski, L., Benning, L. G. (2019): The Biodiversity and Geochemistry of Cryoconite Holes in Queen Maud Land, East Antarctica. - Microorganisms, 7, 6, 160. DOI: 10.3390/microorganisms7060160.

Lutz, S., McCutcheon, J., McQuaid, J. B., Benning, L. G. (2018): The diversity of ice algal communities on the Greenland Ice Sheet as revealed by oligotyping. - Microbial Genomics, 4. DOI: 10.1099/mgen.0.000159.

Anesio, A. M., Lutz, S., Chrismas, N. A. M., Benning, L. G. (2017): The microbiome of glaciers and ice sheets. - npj Biofilms and Microbiomes, 3, 10. DOI: 10.1038/s41522-017-0019-0.

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