Der Einfluss von Landnutzungsintensitäten auf die Diversität von Viren in Grünlandböden und deren Bedeutung als Steuergröße für die Zusammensetzung mikrobieller Populationen und deren Funktion

Unser Wissen zur Ökologie und Bedeutung von Mikroorganismen in Böden ist umfassend. Dies gilt im Gegensatz dazu nicht für die Ökologie der Viren. Böden beherbergen eine große Anzahl an Viren. Unterschiede in den Virenpopulationen können teilweise auf unterschiedliche Bodenparameter (pH, Wassergehalt, Anteil an organischem Material) erklärt werden. Dies lässt den Schluss zu, dass Unterschiede in der Landnutzung entsprechend die Virenabundanz als auch Viren-Wirt Interaktionen beeinflussen.

In Böden tragen bis zu 68% aller Bakterien induzierbare Prophagen (d.h. ins Genom integrierte Phagen), ein Hinweis darauf, dass das Ökosystem Boden eine sog. lysogene Vermehrung von Viren selektiert. Dies hat zur Folge, dass der Austausch von genetischer Information zwischen Virus und Wirt vorwiegend durch Transduktion stattfindet. Bis dato analysierte Virenmetagenome aus dem Boden bestanden bis zu 50% aus transduzierten Genen prokaryotischen Ursprungs. Obwohl davon ausgegangen werden kann, dass Viren im Boden einen signifikanten Einfluss auf die räumliche und zeitliche Dynamik ihrer Wirte  und deren kontinuierliche Anpassung, wichtige Ökosystemfunktionen und biogeochemische Prozesse haben, kennen wir die Art und Häufigkeit der Interaktionen nicht und empirische Daten fehlen.

In diesem Projekt untersuchen wir die übergeordnete Hypothese, dass  Transduktion zwischen Viren und Bakterien eine wichtige Rolle für die Resilienz von Böden unter intensiver Landnutzung spielt, da in diesen Böden i) die mikrobielle Diversität vergleichsweise niedrig ist, was zu einer erhöhten Sensitivität gegenüber Veränderungen in den Umweltbedingungen führt. Andererseits, ii) hat die durch Düngung erhöhte spezifische Aktivität von Mikroorganismen eine erhöhte Transduktionsrate zur Folge, da Viren für ihre Vervielfältigung auf metabolisch aktive Wirte angewiesen sind.

Das Projekt ist ein Zusammenarbeit zwischen dem UFZ und dem HelmholtzZemtrum München/TU München mit je einer Stelle.