Analyse spezifischer prokaryontischer Gruppen im oligotrophen Levantinischen Becken im Hinblick auf horizontale und vertikale Zonierung sowie Reaktionen auf Nährstoff-Einträge
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Fokus dieses Projektes stand die prokaryontische Gemeinschaft in der Wassersäule sowie den Sedimenten des östlichen Mittelmeeres. Da sich das östliche Mittelmeer durch sehr geringe Nährstoffkonzentrationen in Sediment und Wassersäule auszeichnet, wurden im Besonderen erstmalig die Veränderungen der prokaryontischen Gemeinschaft im Hinblick auf gesteigerten Nährstoffeintrag untersucht. Auch sollte ein Vergleich der prokaryontischen Gemeinschaft des Ierapetra-Beckens mit jener früherer Fahrten einen Überblick über eine potentielle zeitliche Dynamik der Tiefenwassergemeinschaften geben. Für die Analysen innerhalb des Projektes kamen hauptsächlich kultivierungsunabhängige, molekularbiologische Methoden zur Anwendung; es wurden jedoch auch kulturbasierte Studien/Wachstumsversuche durchgeführt. Die Analyse der Nährstoffexperimente erbrachte eine differenzielle Veränderung der prokaryontischen Gemeinschaften in Oberflächen- und Tiefenwasser. Während im Oberflächenwasser die größten Veränderungen der prokaryontischen Gemeinschaft nach Zugabe von Nährstoff-Kombinationen mit Kohlenstoffbeteiligung gefunden wurde, zeigte sich im Tiefenwasser die größten Gemeinschafts-Veränderungen nach Zugabe von Phosphor-/Stickstoffquellen. Die untersuchten Untergruppen der Actinobacteria und der Bacteroidetes wiesen ebenfalls eine differenzielle Gemeinschaftsveränderung in Oberflächenwasser und Tiefenwasser auf, die sich von der der Gesamtgemeinschaft unterschied. Ähnliche Ergebnisse erbrachte die Analyse der Sedimente. Die bakterielle Gemeinschaft im Oberflächensediment unterscheidet sich deutlich von jener direkt darunter liegender Sediment- Horizonte. Diese Gemeinschaft zeigt auch nach Zugabe verschiedener C-Quellen immer noch höhere Similaritäten zueinander als zu den tieferen Horizonten bei gleicher C-Quellen-Zugabe. Während die Eubacteria und die Untergruppe der Actinobacteria über fast alle Sedimenthorizonte die größte Gemeinschaftsveränderung nach Zugabe von Cellulose aufwiesen, zeigte die Untergruppe der Bacteroidetes die größte Variation im Oberflächensediment nach 7-tägiger Inkubation ohne Nährstoffzugabe und in den beiden tieferen Sedimentschichten nach Zugabe von TSB. Die prokaryontische Gemeinschaft im Tiefenwasser des Ierapetra-Beckens kann trotz der am Standort vorherrschenden extremen Oligotrophie als sehr divers und über die Zeit weitestgehend stabil angesehen werden. Archaea sind durch vermutlich je einen Phylotyp der Marine Group II der Euryarcheota sowie der Marine Group I der Crenarcheota vertreten, die als im marinen Bereich ubiquitär verbreitet angesehen werden. Die bakterielle Gemeinschaft wird dominiert von Alphaproteobacteria, deren Gemeinschaft über die Zeit stabil bleibt und Gammaproteobacteria, die in den Proben der verschiedenen Ausfahrten verschiedenen Untergruppen innerhalb der Gammaproteobacteria zugeordnet werden konnten. Die molekularbiologische Analyse der Sedimente des Ierapetra-Beckens (küstennah, tief) sowie des Herodotos Plains (küstenfern, flach) zeigte deutliche Unterschiede in der bakteriellen Gemeinschaft, was auf einen vermutlich zunehmenden Oligotrophie-Grad mit zunehmendem Abstand zur Küste hinweist. Kulturbasierte Untersuchungen erbrachten darüber hinaus eine klare Unterscheidung der bakteriellen Gemeinschaften in Sediment (hauptsächlich Firmicutes und Actinobacteria) und Wassersäule (hauptsächlich Alphaproteobacteria). Ca. 30% der isolierten Stämme stellen vermutlich neue Bakterienspezies dar. Die Isolation nach einer 7-tägigen Druckinkubation erbrachte hauptsächlich gammaproteobakterielle Stämme, was darauf hindeutet, dass diese Gruppe besonders gut an hohe sowie sich verändernde hydrostatische Drücke angepasst ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Jahrestagung der Vereinigung für allgemeine und angewandte Mikrobiologie (VAAM) 2009 in Bochum: Prokaryotic communities in the Eastern Mediterranean deep sea
Martina Blümel, Jörg Süling and Johannes F. Imhof
