Verstehen der Mechanismen der N2-Fixierung durch freilebende heterotrophe Bakterien im Ozean (N2FIXHB)

• Antragsteller: Subhendu Chakraborty, Ph.D.; Professor Dr. Agostino Merico
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres ; Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 553503628

Die Stickstoffkonzentration ist ein wichtiger limitierender Faktor für das Wachstum von Phytoplankton. Da Phytoplankton eine primäre Komponente des marinen Nahrungsnetzes ist, können Schwankungen im Stickstoffhaushalt bedeutende Auswirkungen auf die Lebensgrundlage und die Nahrungssicherheit im Ozean haben. Obwohl Stickstoff in Form von gelöstem Inertgasen (N2) in hohen Konzentrationen im Meerwasser vorkommt, können nur spezialisierte Gruppen von Bakterien und Archaeen (N2-Fixierer) gasförmiges N2 in bioverfügbare (fixierte) Formen von Stickstoff umwandeln, ein Prozess, der als "N2-Fixierung" bekannt ist. Die marine N2-Fixierung ist die größte Quelle für gebundenen Stickstoff im Meer und erhält die Fertilität der Ozeane aufrecht, indem sie die Stickstoffverluste durch Denitrifikation ausgleicht. In niedrigen Breitengraden trägt die N2-Fixierung in vielen Teilen des Ozeans zu einem erheblichen Teil (bis zu 50 %) der ozeanischen Primärproduktion bei. Obwohl Cyanobakterien traditionell als die vorherrschenden N2-Fixierer im offenen Ozean gelten, haben neuere Analysen des nifH-Gens, eines Marker-Gens zur Bestimmung des Vorhandenseins und der Vielfalt von N2-Fixierern, zudem aktive (nicht-cyanobakterielle) heterotrophe N2-Fixierung in den Weltmeeren entdeckt. Die Verteilung der heterotrophe N2-Fixierer und ihr Beitrag zum ozeanischen Stickstoffkreislauf sind bislang noch unbekannt. In diesem Projekt wollen wir ein merkmalsbasiertes Modell entwickeln, um die zellulären Mechanismen der N2-Fixierung durch freilebende heterotrophe Bakterien und die Rolle von Umweltfaktoren bei der Regulierung der heterotrophen N2-Fixierung zu untersuchen. Dieses Projekt wird Aufschluss über die jahreszeitlichen Schwankungen der N2-Fixierungsraten in den Ozeanen der niedrigen Breiten, über die Verteilung von heterotrophe N2-Fixierer in der oberflächennahen Ozeanschicht und über den Beitrag heterotropher Bakterien zur Aufrechterhaltung des marinen Nahrungsnetzes geben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen