Veränderungen in der genetischen Biodiversität von Algen und Cyanobakterien in terrestrischen Oberflächenumgebungen von Wald und Grünland unter den Einflüssen von Landnutzung und Vegetation (Soil Algae)

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Friedl
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512414255

Algen (photoautotrophe Protisten) und Cyanobakterien sind wichtige Komponenten mikrobieller Gesellschaften im Boden. Aufgrund ihrer photoautotrophen Lebensweise liefern sie dem Boden Energie, Kohlenstoff und Sauerstoff. Im Boden sind sie mit anderen nicht-phototrophen Protisten und Bakterien zu funktionellen Netzwerken wechselnder Zusammensetzung eng verbunden. Algen und Cyanobakterien haben zahlreiche nutzbringende Effekte auf den Boden, wegen ihrer breiten biochemischen Vielfalt an Pigmenten, Reserveprodukten, Schleimsubstanzen, Fettsäuren und anderen bio-aktiven Verbindungen. Jedoch blieb die tatsächliche Relevanz der Biodiversität der Algen und -Cyanobakterien für die komplexen Prozesse im Boden bisher unterschätzt. Das ist darin begründet, dass bisher ihre taxonomische und genetische Biodiversität nur unzureichend verstanden ist. Deshalb werden wir die Biodiversität der Algen und Cyanobakterien in Oberflächenböden mit hoher Auflösung erfassen, indem wir umfassend die Einflüsse von Landnutzung und Vegetation auf ihre genetische Biodiversität untersuchen. Dazu ist eine breite Probennahme in allen Plots hoher Forschungsintensität (VIP) und den Flächen der gemeinsamen Multi-site Experimenten im Wald und Grünland notwendig. Dadurch lassen sich Determinanten ihrer Biodiversität in real-existierenden Landschaften untersuchen. Es unser Ziel zu prüfen, ob Unterschiede in der phototrophen Biodiversität zwischen Untersuchungsfächen in Bezug stehen zu den Landnutzungsgradienten der Biodiversitätsexploratorien des DFG SPP 1374. Erste Hinweise aus unserer Pilotstudie müssen durch eine breite Probennahme überprüft werden: das Anreichern mit Totholz (Experiment FOX) könnte auch eine erhöhte phototrophe Biodiversität in Oberfächenböden von Wald bewirken. Totholz ist wahrscheinlich gleichermaßen divers wie Oberflächenboden, die photoautotrophen mikrobiellen Gemeinschaften im Waldoberflächenboden sind mit denen von Totholz und Baumrinde verbunden. Wir werden Reaktionen des Öffnens des Baumkronendaches in Wäldern (Experiment FOX) der Algen- und Cyanobakteriendiversität in Oberflächenböden und auf Baumrinde untersuchen. Außerdem untersuchen wir wie mechanische Störungen der Bodenoberflächen (z.B. Aufreissen und Beweidung) und Düngung (Experimente REX und LUX) die Biodiversität von Algen und Cyanobakterien in Oberflächenböden beeinflussen. Wir werden testen, ob deren Biodiversität in Oberflächenböden im Grünland die im Wald übertrifft. Amplikon-basiertes Metabarcoding mithilfe des 23S UPA Marker für eukaryotische Algenlinien und Cyanobakterien sowie bevorzugt für Grünalgen amplifizierte ITS2 dienen zum Erfassen der genetischen Biodiversität. Unsere Pilotstudie deutet darauf hin, dass sich noch ein großer Teil der Algenbiodiversität nicht näher identifzieren lässt. Phylogenetische Analysen langer reads von Amplikons von Chloroplasten- und kernkodierten Markern sind daher notwendig, wir deren phylogenetische Beziehungen aufzuklären.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1374: Biodiversitäts-Exploratorien