Combining Growth rates of individual microbial groups with metabolic flux modelling
Bearbeiter: Carolin ApostelDieses Projekt wird in Kooperation mit der Arbeitsgruppe um Paul Dijkstra und Bruce Hungate (Northern Arizona University, Flagstaff) durchgeführt und dient der Zusammenführung zweier bis dato nicht verknüpfter Ansätze der mikrobiellen Ökologie, welche beide substratunabhängig die Quantifizierung mikrobieller Prozesse erlauben. Positionsspezifische Markierung metaboler Grundsubstanzen wird eingesetzt um mittels metaboler Flussmodellierung die Kohlenstoffflüsse im Metabolismus zu quantifizieren. Schweres Wasser wird als Marker eingesetzt um substratunabhängig Wachstumsraten zu quantifizieren. Bisher konnten beide Ansätze nicht in Einklang gebracht werden, da der Einbau von 18O in DNA zwar die Bestimmung der Wachstumsraten mikrobieller Gruppen erlaubt (qSIP) - sich jedoch der 13C-Einbau in DNA nicht hinreichend zwischen mikrobiellen Gruppen differenzieren lässt. Diese Einschränkung liegt jedoch bei der Verwendung von Phospholipidfettsäuren als mikrobieller Biomarker nicht mehr vor. Wie in vorausgangenen Forschungsprojekten nachgewiesen, sind diese Markermoleküle exzellent geeignet um die Stoffwechselwege mikrobieller Gruppen in situ zu differenzieren - ein Ansatz der im Rahmen dieses DAAD Projektes nur noch in das metabole Flussmodell übertragen werden muss, um quantitative Flussraten einzelner mikrobieller Gruppen zu generieren. Ebenso existieren in der marinen Ökologie bereits erste Versuche Deuteriummarkierung und Einbau in mikrobielle Lipide einzusetzen, um in-situ Wachstumsraten mikrobieller Gruppen zu generieren - ein Ansatz der im Rahmen dieses Projektes auf den Boden übertragen werden soll. Aus der Kopplung beider Ansätze in einer mikrobiellen Metabolitklasse, welche Biomarkerfunktion hat, erwächst das Potential erstmals in natürlichen Systemen in situ Wachstumraten mikrobieller Gruppen mit den im Rahmen dieses Wachstums verknüpften C-Flüssen zu koppeln - der Grundstein für eine quantitative mikrobielle Ökologie biogeochemischer Flüsse im Boden.