Korallen-Mikrobiome in erwärmenden Ozeanen

Riffbildende Korallen sind von globaler Bedeutung, da sie in den tropischen Ozeanen Ökosysteme mit hoher biologischer Vielfalt bilden, aber durch die Erwärmung der Ozeane akut bedroht sind.
Korallen sind "Metaorganismen": Der Korallenwirt lebt in enger Verbindung mit vielfältigen und komplexen Mikrobengemeinschaften. Übermäßiger Hitzestress führt zum Zusammenbruch der Assoziation zwischen dem Korallenwirt und Dinoflagellaten-Mikroalgen-Symbionten, was zum "Korallenausbleichen" und zur Sterblichkeit führt. Die Rolle der anderen Mikrobenmitglieder ist jedoch noch nicht geklärt.

Unsere aktuellen "Korallenprojekte" untersuchen die Ökologie und Funktionsweise des Korallenmetaorganismus, einschließlich des Wirts, der Mikroalgensymbionten und insbesondere der assoziierten Bakterien. Unser zentrales Forschungsziel ist es, aufzuspüren, wie der Korallenwirt und die mikrobiellen Assoziationen miteinander und mit den vom Menschen verursachten Umweltveränderungen interagieren.
 
In Zeiten des raschen Klimawandels ist es ein zwingendes Ziel, zu klären, ob nützliche Bakterienarten oder -konsortien (auch Probiotika genannt) die Klimaresistenz von Korallen fördern können, indem sie den Korallen helfen, sich schnell an den laufenden Umweltwandel zu akklimatisieren.

Selected publications

Roik A., Ziegler M., Voolstra C.R. (2019) Physicochemical Dynamics, Microbial Community Patterns, and Reef Growth in Coral Reefs of the Central Red Sea. In: Rasul N., Stewart I. (eds) Oceanographic and Biological Aspects of the Red Sea. Springer Oceanography. Springer, Cham, DOI: 10.1007/978-3-319-99417-8_22 https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-99417-8_22

Roik A, Röthig T, Pogoreutz C, Saderne V, Voolstra CR (2018) Coral reef carbonate budgets and ecological drivers in the central Red Sea – a naturally high temperature and high total alkalinity environment. Biogeosciences 15:6277–6296 https://www.biogeosciences.net/15/6277/2018/

Monroe AA, Ziegler M, Roik A, Röthig T, Hardenstine RS, Emms MA, Jensen T, Voolstra CR, Berumen ML (2018) In situ observations of coral bleaching in the central Saudi Arabian Red Sea during the 2015/2016 global coral bleaching event. PLoS ONE 13:e0195814 http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0195814

Röthig T, Roik A, Yum LK, Voolstra CR (2017) Distinct Bacterial Microbiomes Associate with the Deep-Sea Coral Eguchipsammia fistula from the Red Sea and from Aquaria Settings. Front Mar Sci 4: fmars.2017.00259 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmars.2017.00259/full

Roik A, Röthig T, Roder C, Ziegler M, Kremb SG, Voolstra CR (2016) Year-Long monitoring of physico-chemical and biological variables provide a comparative baseline of coral reef functioning in the central Red Sea. PLoS ONE 11(11): e0163939. DOI:10.1371/journal.pone.0163939 http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0163939

Projektförderung

"The role of the bacterial microbiome in acclimatization and resilience of reef‐building corals" (CP1782)

by the Cluster of Excellence ‘The Future Ocean’ (1.11.2017-31.10.2019)

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Andere marine und nicht-marine Holobionten

Meerestiere und Algen/Pflanzen stehen in ständigem Kontakt mit einer großen Anzahl höchst unterschiedlicher Mikroben in ihrer Umgebung. Ihr angeborenes Immunsystem gibt ihnen die Möglichkeit, zwischen Mikroorganismen zu unterscheiden, unabhängig davon, ob diese symbiotischer, kommensaler oder pathogener Natur sind. Marine Holobionten sind ideale Modelle für die Untersuchung von Prokaryonten-Eukaryonten-Interaktionen. In enger Zusammenarbeit mit unseren nationalen und internationalen Partnern übertragen wir unsere Methoden und Konzepte auf andere marine Wirt-Mikroben-Systeme.

Ausgewählte Literaturhinweise

Johnke J, Fraune S, Bosch TCG, Hentschel U, Schulenburg H (2020) Bdellovibrio and like organisms are predictors of microbiome diversity in distinct host groups. Microb Ecol doi.org/10.1007/s00248-019-01395-7

Rausch P, Rühlemann M, Hermes BM, Doms S, Dagan T, Dierking K, Domin H, Fraune S, von Frieling J, Hentschel U, Heinsen FA, Höppner M, Jahn MT, Jaspers C, Kissoyan KAB, Langfeldt D, Rehman A, Reusch TBH, Roeder T, Schmitz RA, Schulenburg H, Soluch R, Sommer F, Stukenbrock E, Weiland-Bräuer N, Rosenstiel P, Franke A, Bosch T, Baines JF (2019). Comparative analysis of amplicon and metagenomic sequencing methods reveals key features in the evolution of animal metaorganisms.Microbiome 7:133. doi: 10.1186/s40168-019-0743-1

Hildebrand F, Silva L, Blasche S, Jahn MT, Gossmann T, Heuerta-Cepas J, Hercog R, Luetge M, Bahram M, Pryszlak A, Alves R, Waszak S, Zhu A, Ye L, Costea P, Aalvink S, Belzer C, Forslund S, Sunagawa S, Hentschel U, Merten C, Patil K, Benes V, Bork P (2019) Antibiotics-induced monodominance of a novel gut bacterial order. Gut 0:1–10. doi:10.1136/gutjnl-2018-317715

Domin H, Zurita-Gutiérrez YH, Scotti M, Buttlar J, Hentschel U, Fraune S.  (2018) Predicted bacterial interactions affect in vivo microbial colonization dynamics in Nematostella.Front Microbiol. 2018 Apr 24;9:728. doi: 10.3389/fmicb.2018.00728. eCollection 2018.

Faist H, Keller A, Hentschel U, Deeken R (2016) Grapevine (Vitis vinifera) Crown Galls Host Distinct Microbiota.Appl Environ Microbiol.; 82(18): 5542–5552. doi: 10.1128/AEM.01131-16