Der Einfluss von Umweltveränderung auf die mit einer invasiven holobiontischen Alge assoziierte mikrobielle Gemeinschaft

• Antragsteller: Till Bayer, Ph.D.; Privatdozent Dr. Florian Weinberger
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 299367406

Holobionten sind auf funktionelle Unterstützung durch assoziierte Mikroorganismen angewiesen. Die benötigten Funktionen sind dabei in erster Linie solche, die dem Wirt fehlen. Gleichzeitig können einige assoziierte Mikroorganismen - etwa opportunistische Pathogene - dem Wirt durch andere Funktionen schaden. Ein funktionsfähiger Holobiont kann nur entstehen, wenn sich ein stabiles Gleichgewicht zwischen den vorhandenen Funktionen entwickelt. Transport in einen neuen Lebensraum mit veränderten Umweltbedingungen kann dieses Gleichgewicht offensichtlich stören, z.B. wenn wichtige assoziierte Mikroorganismen nicht überleben. Andererseits können nicht-native Wirte im neuen Lebensraum mit Mikroorganismen konfrontiert sein, die neue Kombinationen nützlicher und schädlicher Funktionen aufweisen. Solche Herausforderungen dürften eine Selektion von Wirtsindividuen bewirken, die im neuen Habitat zur Herstellung eines funktionalen Gleichgewichtes mit der neuen Gemeinschaft assoziierter Mikroorganismen in der Lage sind. Diese wichtigen Aspekte der Invasionsbiologie von Holobionten sind kaum erforscht und sollen in diesem Projekt erstmalig an einer Makroalge untersucht werden. Als Wirtsmodell wird Gracilaria vermiculophylla dienen. Die Art gilt als ein relativ problematischer invasiver mariner Organismus, und die Notwendigkeit, die Gründe für diesen Invasionserfolg zu verstehen, ist offensichtlich. Darüber hinaus ist G. vermiculophylla zur Zeit die einzige invasive Alge, die eine wesentliche Voraussetzung zur Durchführung für "common garden"-Versuchen erfüllt: Ein funktionierendes Protokoll zum verlustfreien Langstrecken-Transport von Lebendmaterial von beliebigen Standorten im Freiland zu Versuchsstandorten existiert. Das erste Ziel des Projektes besteht darin zu untersuchen, ob (a) Bakterientaxa existieren, die sowohl an Standorten im nativen Verbreitungsgebiet (Asien) als auch im nicht-nativen Verbreitungsgebiet (Europa, Nordamerikanische Ost- und Westküste) stets mit G. vermiculophylla vergemeinschaftet sind und ob (b) Funktionen existieren, die durchgängig in diesen mikrobiellen Gemeinschaften überrepräsentiert sind. Derartige Taxa oder Funktionen könnten für das längerfristige Überleben und den Invasionserfolg des Wirtes unerlässlich sein. In einem zweiten Schritt soll auf taxonomischer und funktionaler Ebene die Regeneration gestörter Bakteriengemeinschaften auf Wirtsindividuen unterschiedlicher Herkunft verfolgt werden, während diese in "common gardens" identischen Gemeinschaften mikrobieller Besiedler ausgesetzt sind. Dieser methodische Ansatz wird es ermöglichen, den interaktiven Effekt von Siedlerverfügbarkeit und Umweltbedingungen auf die Etablierung funktionaler Holobionten zu untersuchen (Ziel 2 des Projektes) und eventuell durch Selektion spezieller Wirte entstandene Unterschiede in den Wechselwirkungen nativer und nicht-nativer Algenpopulationen mit assoziierten Mikroorganismen zu entdecken (Ziel 3 des Projektes).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen