Roseobacter

Roseobacter

Vertreter der Roseobacter-Gruppe gehören zu den häufigsten Prokaryoten in marinen Ökosystemen. Diese Bakterien sind physiologisch äußerst vielseitig und spielen für die globalen Stoffkreisläufe der Meere eine wichtige Rolle. Im TRR-51 werden die evolutionären, genetischen und physiologischen Prinzipien untersucht, welche die Grundlage des Erfolges dieser Bakterien sind. Dazu wird die Roseobacter-Gruppe angefangen vom Ökosystem bis hin zur Systembiologie von Modellorganismen bezüglich wichtiger biogeochemischer und Stoffwechselprozesse und deren genetischen und genomischen Grundlagen betrachtet.

Zusammenfassung

Das übergeordnete Ziel dieses Transregionalen Sonderforschungsbereichs TRR51 „Roseobacter“ ist ein umfassendes Verständnis des evolutionären und Anpassungserfolges der Roseobacter-Gruppe in marinen Ökosystemen. Vertreter dieser Gruppe sind global verteilt und vielfach prominente Komponenten von Bakteriengemeinschaften oder leisten spezielle Stoffwechselprozesse im gegebenen ökologischen Zusammenhang. Vertreter dieser Gruppe zeichnen sich zudem durch sehr unterschiedliche und vielseitige Physiologien aus. Die Mission des TRR51 besteht darin, die Roseobacter-Gruppe hinsichtlich ihrer Evolution und Phylogenie und die Struktur und den Gehalt der Genome bezüglich der vielseitigen Physiologie und Ökologie zu untersuchen. Diese Untersuchungen beinhalten Umwelt- und biogeografische Studien auf der Gemeinschaftsebene sowie detaillierte Arbeiten über die Physiologie einzelner Organismen und systembiologische Studien von zwei Modellorganismen, Dinoroseobacter shibae und Phaeobacter inhibens. Die Untersuchungen in der dritten Antragsphase werden fokussiert auf Interaktionen dieser Organismen, hauptsächlich mit zwei kosmopolitischen Algen aus Küstenmeeren, Thalassiosira rotula und Prorocentrum minimum. Des Weiteren sind Interaktionen mit und die Bedeutung von Phagen ein weiterer Untersuchungsschwerpunkt.

Die Arbeiten sind nach wie vor gegliedert in den Projektbereich A mit Schwerpunkt Ökologie und Evolution, den Projektbereich B mit Schwerpunkt Genetik und Physiologie und den Projektbereich C mit Schwerpunkt auf der Systembiologie der beiden Modellorganismen. 

Die Umweltuntersuchungen, hauptsächlich im Projektbereich A beheimatet, werden die Analysen der Proben und Daten abschließen, die während zweier Fahrten mit dem Forschungsschiff Sonne im Pazifik auf einem Transekt entlang des 180. Längengrades zwischen den Wassermassen der südlichen Polarfront bei 52°S und subarktischen Gebieten in der Beringsee bei 59°N gesammelt wurden. Die Arbeiten umfassten die Beprobung der Wassersäule und des Oberflächensedimentes für Messungen der Aktivität und Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaften, metagenomische, -transkriptomische, -proteomische und geometabolomische Untersuchungen. Diese Untersuchungen zielen auf eine umfassende und synoptische Analyse dieser Daten zusammen mit Daten von früheren Fahrten im Atlantik und Südpolarmeer, um ein synoptisches Vorhersagemodell der funktionellen Rolle der pelagischen und benthischen Roseobacter-Vertreter zu etablieren.

Untersuchungen mit den Modellorganismen D. shibae und P. inhibens, beheimatet in allen drei Projektbereichen, konzentrieren sich auf Interaktionen mit den beiden Modellalgen T. rotula und P. minimum. Die Genome beider Algen werden sequenziert. Themen umfassen den Einfluss der Interaktionen auf das Endo- und Exometabolom beider Partner, die Rolle von spezifischen Metaboliten auf das Wachstum der Algen, die Rolle von Quorum Sensing, dem Sauerstoffpartialdruck, Eisen und der Temperatur auf die Wachstumsregulation und den Metabolitenaustausch und die Bedeutung der extrachromosomalen Elemente. Die unterschiedlichen Effekte der direkten physikalischen Interaktionen und der nur über Austausch von gelösten Verbindungen vermittelten Interaktionen werden speziell untersucht. Transkriptions- und proteomische Ansätze sollen in den meisten der vorgesehenen Untersuchungen eingesetzt werden, ebenso wie die Modellierung der metabolischen Interaktionen beider Partner.