Abteilung Umweltmikrobiologie

Die Denitrifikation stellt einen essentiellen Prozess zum Abbau von Nitrat in verschiedenen Lebensräumen dar. Mikrobielle Gemeinschaften, die hieran beteiligt sind, sind in ihrem direkten Umfeld zwangsläufig zeitlich bedingten (Umwelt-) Schwankungen ausgesetzt, z.B. dem Tag-Nacht-Rhythmus, jahreszeitlichen Veränderungen oder periodischen Regenereignissen. Diese zeitlichen Veränderungen wirken sich hierbei jedoch nicht nur auf individuelle Zellen aus (welche zahlreiche Strategien entwickelt haben, um sich anzupassen und zu überleben), sondern beeinflussen insbesondere die Interaktion zwischen Zelltypen, die an verschiedenen Schritten der Denitrifikation beteiligt sind. Diese Auswirkungen wurden bisher nur wenig experimentell untersucht. Für unsere Studien nutzen wir ein Denitrifikation-basiertes syntrophisches Modellsystem. Hierbei werden zwei identische Pseudomonas stutzeri A1501-Stämme genutzt, welche genetisch so modifiziert wurden, dass sie jeweils nur die Fähigkeit besitzen entweder Nitrat oder Nitrit zu reduzieren. Unter aeroben Bedingungen konkurrieren diese beiden Stämme vornehmlich um Lebensraum und Sauerstoff, während anaerobe Bedingungen zu einer mutualistischen Interaktion führen. Diese basiert auf der Reduktion von Nitrat zu Nitrit durch Stamm A und der anschliessenden Reduktion von Nitrit zur Energiegewinnung durch Stamm B. Wir nutzen dieses syntrophische Modellsystem um den Einfluss zeitlicher Schwankungen in der Sauerstoff-Verfügbarkeit zu untersuchen, welche in der Natur z.B. bei periodischen Regenfällen in ungesättigten Böden auftreten können. Ziel dieser Studie ist es, Auswirkungen ebendieser Schwankungen auf die räumliche Selbstorganisation der syntrophischen Verbundgemeinschaft zu untersuchen und herauszufinden, wie beteiligte Individuen in der Lage sind ihre jeweilige Produktivität aufrecht zu erhalten.