Kombination von Hungeradaptation, Stressresistenz und Fraßschutz bei marinen Bakterien

• Applicant: Professor Dr. Klaus Jürgens
• Subject Area: Microbial Ecology and Applied Microbiology
• Term: from 2007 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 55068514

Marine, planktische Bakterien besitzen diverse Anpassungen an Kohlenstoff- und Energielimitierung, um im oligotrophen Ozean Phasen ohne Substratzufuhr zu überleben. Für einige Modellorganismen sind die molekularen und physiologischen Regulationsmechanismen sowie die phänotypischen Änderungen unter Hungerbedingungen („starvation-survival“) gut untersucht. Charakteristische Merkmale im programmierten Ablauf der Hungerantwort sind u.a. die starke Abnahme der Zellgröße, Veränderungen in der Zelloberfläche und eine allgemein erhöhte Stressresistenz der Zellen. Langzeitüberdauerung von Bakterien in der stationären Phase im pelagischen Habitat bedeutet jedoch, dass Mechanismen existieren müssen, mit denen Fraßdruck durch bakterivore Protozoen sowie virale Lyse durch Bakteriophagen vermieden bzw. stark verringert wird. Die Miniaturisierung der Zellen erniedrigt zwar die Fraßeffizienz von Protozoen, kann aber alleine nicht ausreichen, um ohne Zellvermehrung in Zeiträumen von Wochen zu überdauern. Andere Fraßschutzmechanismen von hungeradaptierten Bakterienzellen sind derzeit nicht bekannt. In Laborexperimenten soll diese Fragestellung mit Bakterienstämmen untersucht werden, welche als Modellorganismen bei der Erforschung der Mechanismen der Hungeradaptation dienten und daher sehr gut charakterisiert sind (z.B. einige marine Vibrio-Stämme). Für die meisten dieser Stämme stehen außerdem Mutanten zur Verfügung, welchen bestimmte Gene bei der Stressantwort fehlen. Mit diesen Bakterienstämmen sowie Kulturen von bakterivoren Nanoflagellaten als Grazer soll experimentell untersucht werden, ob Bakterien, welche im Starvation-survival-Modus sind, Fraßschutzmechanismen gegen Protozoen besitzen (z.B. durch Verdauungsresistenz). Dies erfolgt durch Messungen der Ingestions- und Wachstumsraten von bakterivoren Protozoen mit hungeradaptierten Bakterien sowie Analyse der Bakterien-Protozoen-Interaktionen mittels Videomikroskopie. Die Einbeziehung von verschiedenen, in der Stressantwort defizitären Mutanten soll Hinweise erbringen, welche der zellulären Adaptationen an Hungerbedingungen auch für Fraßresistenz verantwortlich ist.

• DFG Programme: Research Grants
• International Connection: Australia
• Participating Person: Professor Dr. Staffan Kjelleberg