Unsere Arbeitsgruppe untersucht Mikroorganismen unter verschiedensten Aspekten. Dazu nutzen wir ein breites Spektrum kultivierungsabhängiger wie auch –unabhängiger Methoden.

Ausgehend von einer Umweltprobe kann diese im kultivierungsabhängigen Ansatz zur Isolierung von einzelnen Arten genutzt werden. Sobald diese Arten im Labor etabliert sind, werden sie durch Mikroskopie und molekularbiologische Methoden charakterisiert. Anschließend können sie u.a. für ökophysiologische Experimente genutzt werden.

Neue kulturunabhängige Hochdurchsatz-Sequenziertechnologien ("Omics") bieten die Möglichkeit, sowohl das Arteninventar als auch die Funktionalitäten innerhalb von Lebensräumen zur gleichen Zeit in einer beispiellosen Tiefe aufzuzeichnen.

 

Isolierung & Kultivierung

Für den Aufbau von unialgalen Kulturen werden Einzelzellen oder Einzelkolonien aus Wasserproben mit Mikrokapillaren entnommen, in das Kulturmedium überführt und mehrmals gewaschen, um Verunreinigungen mit anderen, nicht zu den Zielgruppen gehörenden Algen zu vermeiden.

Reine Kulturen werden an die Laborbedingungen angepasst und in permanente Kulturen überführt. Unter standardisierten Bedingungen (regulierte Licht,-Temperatur und Nährstoffbedingungen) werden die Arten im Labor kultiviert und stehen weiteren Experimenten zur Verfügung.

Quantifizierung

Phytoplanktonproben für Biodiversitätsbewertungen mit quantitativen Zählungen sind in der Regel während der Probenahme nicht konzentriert, d.h. sie stellen die Artenzusammensetzung und Dichte der Rohwasserprobe dar. Um sie zählbar zu machen, müssen sie aufkonzentriert werden. Dies wir mit Hilfe von Utermölkammern durchgeführt. Diese bestehen aus einer Grundplatte mit einem Well, in den Proben gegossen werden, um sie zu konzentrieren, einer Kammer oder einem Turm, die auf dem Well platziert sind. Die Probe wird in die Kammer/Turm gefüllt und die Zellen können über Stunden absedimentieren. Anschließend werden die Organismen ausgezählt.

Amplikon-Metabarcoding

Amplikon-Projekte erfassen die Sequenzvariationen eines bestimmten Gens oder Genfragments über verschiedene Arten von Organismen. Dabei wird ein variabler Genabschnitt der DNA mittels PCR aller in der Probe vorkommenden Organismen verfielfältigt und anschlißend sequenziert. Amplicon-Sequenzierungsstudien behandeln dabei ähnliche Aspekte wie morphologische Analysen der Taxondiversität. Kulturunabhängige Methoden der Amplikonsequenzierung ermöglicht die Biodiversität von vielen Proben in die Tiefe zu analysieren. Dabei können auch Taxa mit wenigen morphologischen Merkmalen unterschieden werden.

"Omics"

Metagenom- und Metatranskriptomstudien erfassen die gesamte DNA und RNA innerhalb einer Probe. Sowohl die funktionelle Vielfalt in Bezug auf die verschiedenen Genfunktionen als auch die taxonomische Diversität, d.h. die Zugehörigkeit dieser Gensequenzen zu verschiedenen organismische Gruppen können erfasst werden.

Metagenome liefern Einblicke in das ökophysiologische Potenzial der Gemeinschaft. Metatranscriptome bieten eine Momentaufnahme der Gene, die zu einem bestimmten Zeitpunkt transkribiert werden, d.h. Metatranskriptome können sich innerhalb von Stunden erheblich unterscheiden.