Die Euglenida sind einzellige Flagellaten mit großer Heterogenität. Die Entstehung der phototrohen Euglenida durch eine sekundäre Endocytobiose ist ein beeindruckendes Beispiel für retikulare Evolution. Eine Besonderheit der plastidären Genome von Euglena gracilis und Euglena longa ist der hohe Anteil an Introns der Gruppen II und III. Da Intronerwerb und -verlust seltene evolutionäre Ereignisse sind, eignen sich Intronsequenzen als molekulare Marker, um die Phylogenese zu rekonstruieren. Hier werden Introns von verschiedenen Genen der Plastiden auf ihre Verteilung innerhalb der phototrophen Euglenida untersucht.
Holz, das hauptsaechlich aus Cellulose, Hemicellulose und Lignin besteht, ist eine Hauptquelle fuer erneuerbare Rohstoffe. Neben der industriellen Nutzung der Cellulose nimmt auch das Interesse an mikrobiellen hemicellulolytischen Enzymen zu, um oligomere Produkte aus komplexen Polysacchariden zu gewinnen. Im Hinterdarm von Termiten hat sich seit Jahrmillionen eine spezifische mikrobielle Flora etabliert, die am Lignocelluloseabbau beteiligt ist. Diese Flora besteht aus Bakterien, Archaebakterien, Hefen und Flagellaten. Wegen der symbiontischen Wechselwirkungen zwischen Insekten und Mikroorganismen wird Holz wesentlich effektiver abgebaut als durch Mikroorganismen allein. Ziel dieser Untersuchungen ist es, die mikrobielle Darmflora systematisch einzuordnen, biochemisch zu charakterisieren und ihre Rolle beim Lignocelluloseabbau aufzuklaeren. Die gewonnenen Erkenntnisse ueber den mikrobiellen Holzabbau lassen sich dann moeglicherweise bei der technischen Nutzung von Rohstoffen aus Holz einsetzen.
Die Verknüpfung zwischen der Ökologie von Organismen und deren Verteilungsmuster sowie die Verallgemeinerbarkeit dieser Zusammenhänge sind eine essentielle Basis für das Verständnis der funktionellen Dynamik von Ökosystemen und deren assoziierter Biodiversität. Das Zusammenspiel zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktion wirft die Frage auf in wieweit die funktionelle Differenzierung von Taxa deren Verteilungsmuster bedingt. Einer der offensichtlichsten funktionellen Unterschiede zwischen Organismen ist die Differenzierung der Ernährungsstrategien in heterotrophe, mixotrophe und phototrophe Organismen. Mikrobielle Eukaryoten sind aufgrund ihrer überwältigenden Diversität und funktionellen Differenziertheit besonders geeignet, um solche übergeordneten Fragestellungen anzugehen. Chrysomonaden (Chrysophyceen) sind hier besonders geeignet, da sie weit verbreitet sind und zu den dominanten Organismengruppen in einer Vielzahl von Habitaten gehören. Verschiedenste Ernährungsstrategien sind realisiert und Chrysomonaden der verschiedenen Ernährungstypen koexistieren in vielen Habitaten. Zudem sind die Chrysomonaden eine ökologisch vergleichsweise gut untersuchte Organsimengruppe mit vielen Modellarten für ökologische und ökophysiologische Fragestellungen. Heterotrophie evolvierte mehrfach innerhalb der Goldalgen. In diesem Projekt testen wir die Hypothese, dass heterotrophe Taxa im Vergleich zu phototrophen und mixotrophen Taxa im Allgemeinen eine größere Toleranz im Hinblick auf abiotische Faktoren haben. Damit verknüpft testen wir die Hypothese, dass sich die Verteilungsmuster von heterotrophen, mixotrophen und phototrophen Chrysomonaden unterscheiden und eher mit deren Ökologie als mit deren Phylogenie korrelieren. In einem ersten Arbeitspaket charakterisieren wir das Wachstum verschiedener Arten als Funktion der Futter- und Nährstoffkonzentration, der Futterqualität und der Beleuchtungsverhältnisse. Auf dieser Basis werden wir dann die Nischenweite vergleichend untersuchen und die Hypothese testen, dass sich diese Nischenweite systematisch zwischen Taxa verschiedener Ernährungstypen unterscheidet. Diese ökophysiologischen Untersuchungen ergänzen wir mit Analysen der Verbreitungsmuster. Der Fokus liegt dabei auf der regionalen Verbreitung unter Berücksichtigung der Verschiedenheit in Bezug auf die abiotischen Umweltfaktoren. Insbesondere nehmen wir an, dass phototrophe Chrysomonaden eine stärker eingeengt Verbreitung in Bezug auf die abiotischen Umweltfaktoren aufweisen als die heterotrophen Taxa. Ebenso erwarten wir eine stärker ausgeprägte Saisonalität bei phototrophen Taxa als bei heterotrophen. Zusammengenommen bieten die geplanten Analysen, basierend auf der exemplarischen Analyse der Verbreitungsmuster und der ökophysiologischen Nischenweite von Chrysomonaden, eine fundierte Basis für ein Verständnis der Zusammenhänge zwischen der funktionellen Diversität von Ökosystemen und deren assoziierter Biodiversität.
Obwohl das Abyssal den größten benthischen Lebensraum auf der Erde darstellt, sind mikrobielle Eukaryoten bisher kaum untersucht worden. Dies steht in krassem Widerspruch zur potentiellen Bedeutung der Protisten für den Stofffluss und den Bakterienkonsum in der Tiefsee. Die Untersuchung der abyssalen Protisten von verschiedenen Tiefseebecken des südlichen Nordatlantik soll einen globalen Vergleich der Tiefsee-Nanofauna erlauben. Wir rechnen mit einer einzigartigen Gemeinschaft von Protisten, die signifikante Unterschiede zu anderen marinen Habitaten aufweist. Die Untersuchungen sollen zusammen mit dem Projekt VEMA-TRANSIT durchgeführt werden. Dadurch entsteht die einzigartige Möglichkeit, die gefunden Besiedlungsmuster auf verschiedenen Größenstufen der Tiefseeorganismen vergleichend zu analysieren. Wir wollen an Bord der R/V Sonne mit einem Multicorer Sedimentproben nehmen, Protisten isolieren, kultivieren und zusätzlich Proben fixieren, um im Labor in Köln RNA- und DNA- und Proteom-Analysen durchzuführen. Neben dem Vergleich der unterschiedlichen Techniken wollen wir isolierte Protisten aus der Tiefsee unter Druck kultivieren und Genexpressionsmuster bei Druckinkubation analysieren, um typische Tiefseeprotisten zu identifizieren. Wir erwarten ein komplett neues Verständnis der Rolle der Nano- und Mikroprotisten (heterotrophe Flagellaten, Amöben und Ciliaten), die sehr viel artenreicher als die traditionell berücksichtigten Foraminiferen sind.
In Laborexperimenten soll die Induktion, Wirksamkeit und Regulation von Frassschutzmechanismen aquatischer Bakterien gegenueber Protozoen untersucht werden. Planktische Bakterienisolate, angereichert unter starkem Protozoenfrassdruck, sowie Isolate aus Stammsammlungen sollen in einem Testsystem hinsichtlich ihrer Faehigkeit untersucht werden, auf Frassdruck durch Protozoen mit phaenotypischen Aenderungen (z.B. Groesse, Form, Beweglichkeit, Produktion von Exopolymeren, elektrostatisches Potential und Hydrophobizitaet der Zelloberflaeche) zu reagieren, welche die Frassmortalitaet herabsetzen. Als Bakterienfresser dienen axenische und monoxenische Kulturen von heterotrophen Flagellaten und Ciliaten. Bakterieningestionsraten werden entweder mit fluoreszenz- oder radioaktiv markierten Bakterien oder mit spezifischen fluoreszenzgekoppelten Antikoerpern gemessen. Es soll ferner festgestellt werden, ob bakterivore Protozoen Signalsubstanzen ausscheiden, die eine chemische Induktion von Resistenzmechanismen in Bakterien bewirken. Mit Hilfe der Videoenhanced-Mikroskopie soll untersucht werden, in welcher Stufe des Fressvorganges durch Protozoen bestimmte Resistenzeigenschaften der Bakterien wirksam sind. Dabei werden insbesondere eigene Isolate bakterivorer Nanoflagellaten mit sehr unterschiedlicher systematischer Stellung und unterschiedlichen Nahrungsaufnahmestrategien verwendet.
Die Ökologie der Protisten wurde bisher durch die Fokussierung auf sog. funktionelle Gruppen, wie z. B. die heterotrophen Nanoflagellaten, eingeschränkt. Neuere Untersuchungen weisen darauf hin, dass bestimmte Flagellaten-Gruppen eine hohe genetische Diversität aufweisen, die mit einer funktionellen Diversifizierung und sogar einer Habitatspezifizität einhergeht. Bisherige molekular-ökologische Arbeiten basieren auf der Analyse der DNA, die nur Aussagen über die potentiell vorhandene Diversität zulässt, da nicht-aktive enzystierte Protisten durch diese Methoden ebenfalls erfasst werden (= potentielle Diversität). In diesem Projekt soll hingegen die ribosomale RNA gezielt als Aktivitätsmarker erfasst werden, um potentiell aktive Flagellaten zu untersuchen (= realisierte Diversität). Mit der Methode der quantitativen PCR soll spezifisch die 18S rRNA für Flagellaten dreier Gruppen (Cercomonaden, Kinetoplastea und Chrysomonaden) in Bodenproben entlang eines Landnutzungsgradienten quantifiziert werden. Die zugrunde liegende Diversität soll mit einer sog. Fingerprintmethode (T-RFLP) aufgeschlüsselt und gegebenenfalls mit Klonbanken genauer beschrieben werden. Des Weiteren soll mit Hilfe der Flow Cytometrie und phylogenetischer Sonden eine Methode zur schnellen und spezifischen Quantifizierung ganzer aktiver Zellen etabliert und angewandt werden. Diese Untersuchungen sollen letztendlich die Erfassung von Diversitätsmustern aktiver Flagellaten als Monitoringwerkzeug in der Landschaftsökologie etablieren.
Im Einzelnen sollen Daten aus kritischen Wassermassenstockwerken im Pazifischen Ozean gewonnen werden, um zu untersuchen, ob es ggf. Kohlenstoffquellen in der Tiefsee gab, die zu den glazial-interglazialen CO2-Zyklen und der 14C Anomalie während der letzten Abschmelzphase maßgeblich beigetragen haben. Des Weiteren sollen heterotrophe Flagellaten aus Oberflächensedimenten im Tiefsee-Becken des Pazifiks gewonnen werden und ein Vergleich mit anderen Ozeanbecken erfolgen. Außerdem soll die Tiefenverteilung von Geno- und Ökotypen untersucht werden, die im Bereich der kritischen Tiefen bis 7000m liegen, ob Nanofauna in Tiefseegräben existiert und wenn ja, ob dort die Barophilie noch stärker ausgebildet ist. Weiterhin soll untersucht werden ob die Genotyp-Zusammensetzung verglichen mit der Nanofauna der Tiefseeebenen dort divergenter ist. Die hier vorgeschlagene Untersuchung von Neodym-Isotopen in der Wassersäule des Westpazifiks wird einen wichtigen Beitrag zum GEOTRACES Programm und unserem Verständnis der Nd-Isotopenverteilung im Westpazifik liefern. Während dieser Fahrt sollen ebenfalls Sedimentkerne aus mittleren Wassertiefen in der Umgebung der Insel Rota gewonnen und untersucht werden. Sedimentoberflächenproben für Flagellaten-Untersuchung werden aus unterschiedlichen Wassertiefen bis 7000m gewonnen. Wasserproben werden aus verschiedenen Wassertiefen an 16 Stationen entlang der Transitstrecke genommen und auf ihre Neodym-Isotopenzusammensetzung untersucht.
Die intensive Aquakultur der Regenbogenforelle, Oncorhynchus mykiss, schafft Bedingungen, unter denen sich Parasiten sehr schnell ausbreiten können. Zu den bei kultivierten Regenbogenforellen in Deutschland gewöhnlich auftretenden einzelligen Krankheitserregern gehören diplomonade Flagellaten im Darmlumen der Fische. Um neue Verfahren zum Management der Infektionskrankheit zur Verfügung zu stellen, führten wir Untersuchungen zur Charakterisierung des Parasiten und zu einem besseren Verständnis dessen Entwicklungszyklus durch und entwickelten einen neuen Test, der Aussagen zur Empfänglichkeit eines Wirtes zulässt. Ultrastrukturelle Untersuchungen bestätigten, dass es sich bei dem Flagellaten um die Art Spironucleus salmonis handelt, welche durch eine glatte Oberfläche und einen caudalen Fortsatz charakterisiert ist. Die Sequenz des ssu rRNA Gens sowie das bevorzugte Mikrohabitat unterscheiden S. salmonis von anderen Diplomonaden in Fischen. Die Beobachtung spezieller Entwicklungsstadien während der Transformation von aktiven Trophozoiten zu enzystierten und manchmal kolonienbildenden Dauerstadien gibt Hinweise auf neue Behandlungsmöglichkeiten. Wir haben erfolgreich einen ursprünglich für Blutflagellaten verwendeten Plasma-Inkubationstest modifiziert und für die Verwendung mit S. salmonis angepasst. Mit der Beobachtung von Lyse, Zytotoxizität und Überlebensdauer der Flagellaten lässt sich der Effekt des Plasmas unterschiedlicher Fischarten auf S. salmonis bestimmen. Erste Daten zeigen eine gute Übereinstimmung der in vitro Ergebnisse mit epizootiologischen Untersuchungen zur Wirtsspezifität von S. salmonis.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 41 |
| Europa | 4 |
| Wissenschaft | 22 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 41 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 41 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 33 |
| Englisch | 11 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 32 |
| Webseite | 9 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 25 |
| Lebewesen und Lebensräume | 41 |
| Luft | 15 |
| Mensch und Umwelt | 41 |
| Wasser | 29 |
| Weitere | 41 |