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Close encounters in the phycosphere: Microscale syntrophic interactions between diatom and diazotroph populations

Projektbeschreibung

Mikrobielle Unterstützung aquatischer Ökosysteme

Interaktionen zwischen Bakterien und eukaryotischem Phytoplankton sind im Ökosystem Meer allgegenwärtig. Dabei ist der gegenseitige Austausch von Metaboliten von gegenseitigem Vorteil. Damit sich der Einfluss von Bakterien in biogeochemischen Kreisläufen des Meeres beurteilen lässt, ist zwingend Wissen zur Dynamik dieser Interaktionen notwendig. Das EU-finanzierte Projekt Microsyndia möchte untersuchen, welche Rolle diazotrophe Bakterien bei der Deckung des Nährstoffbedarfs von Algen in Umgebungen mit einem begrenzten Stickstoffgehalt spielen könnten. Ziel ist die Entwicklung eines modellhaften mikrobiellen Systems einer marinen heterotrophen Diazotrophie mit einer obligaten Abhängigkeit von photosynthetisch gebundenem Kohlenstoff und einer Kieselalge, die auf den Stickstoff angewiesen ist, der durch die Diazotrophie gebunden wird. Die Ergebnisse werden die Verbindung der Struktur, Dynamik und Funktion der mikrobiellen Konsortien aufdecken, die das Ökosystem Meer unterstützen.

Ziel

Bacterial interactions with eukaryotic phytoplankton are ubiquitous in marine ecosystems. The basis of many of these interactions is a reciprocal exchange of metabolites that mutually benefits the organisms involved. Under diffusion limitation, such relationships typically require close spatial coupling between the two partners. How long these intimate interactions must endure for a sustained exchange to occur is unclear and challenges our judgement of what truly constitutes a symbiosis.
Understanding the dynamics of syntrophic interactions is essential to understand the impact of bacterial communities in marine biogeochemical cycles. With this proposal, I intend to evaluate the potential role of diazotrophic bacteria in alleviating the nutrient demands of algae in nitrogen-limited environments.
To achieve this, I plan to establish a model microbial system with a marine heterotrophic diazotroph, which has an obligate dependency on photosynthetically fixed carbon, and a diatom, which relies on nitrogen fixed by the diazotroph. I will construct a microfluidic bioreactor to enable detailed monitoring of the spatiotemporal distribution of bacteria and diatom cells during long-term culturing. Integrating this microenvironment with stable-isotope probing and Raman microscopy will allow me to quantify carbon and nitrogen uptake and transfer rates between partners. By relating microbial behaviour to single-cell activity rates, this project will offer invaluable information connecting the structure, dynamics and function of microbial consortia, and thereby provide robust insights into the basal ecological functioning that supports aquatic ecosystems.

Koordinator

EIDGENOESSISCHE TECHNISCHE HOCHSCHULE ZUERICH
Netto-EU-Beitrag
€ 191 149,44
Adresse
Raemistrasse 101
8092 Zuerich
Schweiz

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Region
Schweiz/Suisse/Svizzera Zürich Zürich
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
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Gesamtkosten
€ 191 149,44