Der Einfluss von Chytrid–Phytoplankton-Interaktionen auf Planktonpopulationsdynamiken

• Antragsteller: Dr. Jürgen Strassert
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432453260

Chytride (Chytridiomycota) sind einzellige Pilze, unter denen sowohl saprotrophe als auch zahlreiche parasitische Abstammungslinien bekannt sind. Während einige Vertreter andere Pilze, Pflanzen oder Tiere parasitieren, und dabei zum Beispiel das weltweite Amphibiensterben beschleunigen, findet man die größte Chytridvielfalt und -häufigkeit in Assoziation mit Phytoplankton, darunter diverse Gruppen wie Kieselalgen, Dinoflagellaten oder Cyanobakterien. Aufgrund ihres Potentials Algenblüten zu beenden, wird phytoplanktoninfizierenden Chytriden ein signifikanter Einfluss auf den globalen Kohlenstoffkreislauf zugeschrieben. Speziell im Arktischen Ozean und im Meereis können Chytride besonders abundant sein. Sie stellen eine wertvolle Nahrungsquelle für Zooplankton dar und leiten Kohlenhydrate und Nährstoffe in das Nahrungsnetz, indem sie Phytoplanktonzellen abbauen und für Herbivoren leichter zugänglich machen. Während für arktische Chytride episodisch hohe Abundanzen in früheren Studien dokumentiert wurden, bleibt jedoch unklar, wie diese Schwankungen mit den verschiedenen Lebensräumen sowie der phylogenetischen und funktionellen Chytridvielfalt und der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft zusammenhängen. Die Versauerung der Ozeane und Süßgewässer kann außerdem, durch eine mögliche Veränderung des virulenten Potenzials der Parasiten, Chytridinfektionsdynamiken in Phytoplanktonpopulationen beeinflussen. Bisher ist unklar, inwieweit Chytride in der Lage sind zwischen parasitischer und saprotropher Lebensweise zu wechseln — eine Fähigkeit, die ihre funktionelle Rolle beim Abbau des Phytoplanktons noch verstärken würde. In diesem Projekt möchte ich durch die Analyse von Metabarcoding- und Metatranskriptomdatensätzen abiotische und biotische Faktoren aufdecken, die die Biogeographie arktischer Chytride und ihre möglichen Wechselwirkungen mit Phyto- und Zooplankton prägen. Die Bedeutung der Chytride in arktischen Nahrungsnetzen wird durch die Quantifizierung ihrer Häufigkeit und ihrer Kohlenhydrat-/Peptid-Metabolisierungsaktivitäten bestimmt. Darüber hinaus werde ich Einzelzelltranskriptomik für diverse marine und Süßwasser-Chytridarten und ihrer in Kultur existierenden eukaryotischen Phytoplanktonwirte nutzen, um parasitenspezifische Virulenzgene und mögliche Abwehrmechanismen der Wirte zu identifizieren. Kultivierungsexperimente werden es mir erlauben, die Auswirkung eines verringerten pH-Werts auf die Prävalenz von Chytridinfektionen zu quantifizieren. Durch experimentelle Zugabe von Chytridzoosporen zu lebenden und durch Hitze abgetöteten Wirtszellen werde ich zusätzlich die Determinierung des Lebensstils der Chytride untersuchen. Die Ergebnisse werden unser aktuelles Verständnis darüber erweitern, wie Chytride die Dynamik der Phytoplanktonpopulation beeinflussen und tiefgreifende Wissenslücken über die Basis der marinen Nahrungsnetze der Arktis schließen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen