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

Description du projet

Le soutien microbien des écosystèmes aquatiques

Les interactions bactériennes avec le phytoplancton eucaryote sont omniprésentes dans les écosystèmes marins, et l’échange réciproque de métabolites est mutuellement bénéfique. La compréhension de la dynamique de ces interactions est essentielle pour évaluer l’impact des communautés bactériennes dans les cycles biogéochimiques marins. Le projet Microsyndia, financé par l’UE, vise à évaluer le rôle potentiel des bactéries diazotrophes dans la satisfaction des besoins en nutriments des algues dans les environnements à teneur limitée en azote. L’objectif consiste à établir un système microbien modèle de diazotrophes marines hétérotrophes avec une dépendance obligatoire au carbone fixé par photosynthèse, et une diatomée, qui repose sur l’azote fixé par la diazotrophe. Les résultats permettront de découvrir le lien entre la structure, la dynamique et la fonction des associations microbiennes qui soutiennent les écosystèmes aquatiques.

Objectif

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.

Coordinateur

EIDGENOESSISCHE TECHNISCHE HOCHSCHULE ZUERICH
Contribution nette de l'UE
€ 191 149,44
Adresse
Raemistrasse 101
8092 Zuerich
Suisse

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Région
Schweiz/Suisse/Svizzera Zürich Zürich
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
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Coût total
€ 191 149,44