Globale Biodiversitätsanalyse und deren Einfluss auf die Widerstandsfähigkeit des Korallen-Metaorganismus

• Antragsteller: Professor Christian Voolstra, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458901010

Produktivität und Biodiversität von Korallenriffökosystemen sind eng verknüpft mit der Gesundheit von Steinkorallen, die mit Algen der Familie Symbiodiniaceae sowie einer Vielzahl anderer Mikroorganismen in Symbiose leben. Diese Mikroorganismen sind für die Widerstandsfähigkeit und Funktion des entstehenden Metaorganismus Koralle essentiell. Daraus folgt, dass man die Diversität der Mikroorganismen im Metaorganismus Koralle untersuchen muss, um besser zu verstehen, wie Gesundheit und Resistenz des Metaorganismus von deren funktionaler Komplexität abhängen. Derzeit ist nur unzureichend erforscht, wie konsistent bzw. variabel die Diversität des Korallenholobionten an verschiedenen Orten und Umwelten ist und wie sich das auf den Phänotyp des Metaorganismus Koralle auswirkt. Unser Ziel ist es, einen analytischen Rahmen zu entwickeln, der die Komplexität des Korallenholobionts, seine Stresstoleranz und die lokalen Umwelteinflüsse berücksichtigt. Dadurch können “Holobiontkonfigurationen” identifiziert werden, die sowohl repräsentativ als auch indikativ für die Stressresistenz des Metaorganismus sind. Um dies zu erreichen, wollen wir in vier globalen Korallenriffhauptregionen (Zentraler Pazifischer Ozean, Karibik, Arabisches Meer, Korallenmeer) die Hitzestresstoleranz und die Umweltbedingungen von jeweils vier Korallenspezies erfassen sowie mit Hilfe nachgeordneter molekularer Analysen (Markergen- und metagenomische Sequenzierung) deren taxonomische und funktionale Diversität charakterisieren. Die integrative Analyse und Modellierung dieser Daten erlaubt eine globale Sicht auf die Verknüpfungen zwischen Biodiversität des Korallenholobionten, ökologische Prävalenz und Stressresistenz. Solche transdisziplinären und globalen Ansätze sind immer noch selten, aber essentiell für ein Verständnis wie Holobiontdiversität und Komplexität der Umwelt die Resistenz von Organismen beeinflussen. Diesbezüglich ist die Herausarbeitung von ‘Metaorganismus-Signaturen’, also z.B. das Vorhandensein bestimmter Mikroben oder Gene, die repräsentativ für die Stresstoleranz des Metaorganismus sind, ein wichtiger Bestandteil für die Entwicklung nachhaltiger Erhaltungsmaßnahmen von Korallenriffökosystemen. Zum einen, weil sie als Bioindikator(en) dienen können und zum anderen, weil sie zur Identifikation und Priorisierung besonders schützenswerter Riffe herangezogen werden können. Ein besseres Verständnis, wie die kompositionelle und funktionelle mikrobielle Diversität von der vorherrschenden Umwelt abhängt und die Biologie von Metaorganismen sowie deren Gesundheit und Widerstandsfähigkeit beeinflusst, erlaubt zudem gezielte nachfolgende Studien bezüglich mechanistischer und funktioneller Aspekte und ist von Relevanz für die Gesundheit des Menschen im Zuge des Klimawandels.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen