HiPoAF - Unleashing the hidden potential of anaerobic fungi (Neocallimastigomycota)
Anaerobe Pilze weisen ein großes biotechnologisches Potential auf, nichtsdestotrotz sind viele fundamentale wissenschaftliche Fragen diese Organismen betreffend noch nicht beantwortet. Um diese zufriedenstellend klären zu können ist ein Fortschritt, die Detektion und den Erhalt von Langzeit Kulturen betreffend, notwendig. Das Ziel des HiPoAF Projektes (https://www.hipoaf.com/) ist ein besseres Verständnis der Diversität, metabolischen Anforderungen und syntrophischer mikrobieller Interaktionen anaerober Pilze. Um dies zu ermöglichen wurden vier Arbeitspakete festgelegt:
1. Standardisierung (Universität Innsbruck)
Um ein standardisiertes Vorgehen aller Projektpartner zu ermöglichen werden die Bereitstellung des kultivierungsmediums und die Stammsammlung zentral von der Universität Innsbruck organisiert.
2. Diversität und Kultivierung (Universität Innsbruck)
Eine Datenbank mit Informationen die Verbreitung anaerober Pilze soll die Identifizierung neuer ökologische Nischen für die Stammisolierung ermöglichen. Ein Screening dieser neuen und bereits bekannter Habitate nach Repräsentanten der Neocallimastigomycota sowie zugehöriger Ruhestadien ist der folgende Schritt. Ein besonderer Focus hierbei wird auf syntrophische Interaktionen zwischen Den Pilzen und Bakterien sowie Archaeen gelegt.
3. Detektion und Klassifizierung (Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Technische Universität München)
Bereits etablierte (qPCR, Visualisierung) und potentielle neue (FISH, lebend/tod Anfärbung, PCR-basierte Techniken, Metagenomik/-transkriptomik, RNAseq) Methoden zur Detektion und Klassifizierung anaerober Pilze in Umweltproben sowie experimenteller Proben werden validiert und verbessert. Parallel wird ein bioinformatischer Workflow zur taxonomischen und funktionalen Analyse etabliert, sodass neu entdeckte Stämme beschrieben und phylogenetisch zugeordnet werden können.
4. Semi-kontinuierliche Kultivierung (Züricher Hochschule für Angewandte Wissenschaften)
Zunächst erfolgt die Definition biochemischer Wachstumsparameter mit dem Ziel semi-kontinuierlicher Kultivierung unter Durchfluss Bedingungen. Minimal- und Komplexmedien für unterschiedliche Habitate werden definiert und Metaboliten, Wachstumsinhibitoren und Promotoren werden erforscht. Die Konstruktion und der Betrieb eines semi-kontinuierlichen Reaktors zum Abbau Lignocellulose haltiger Biomasse unter Verwendung anaerober Pilze ist das Ziel.
Pilze sind als dominante Organismen im Abbau organischer Kohlenstoffverbindungen in terrestrischen Ökosystemen bekannt und erfüllen damit eine wichtige Rolle im Kohlenstoffkreislauf. Ihre Rolle im aquatischen Lebensraum ist jedoch weitestgehend unerforscht. Verschiedene Umwelt- und Diversitätsstudien zeigen ihr Vorhandensein in einer Großzahl aquatischer Habitate und heben den Mangel an Informationen über das Reich der Pilze hervor. In vergangenen Jahren wurde ein vollständig neuer Stamm, die Cryptomycota, in nahezu allen genommenen Wasserproben entdeckt.
Insbesondere technische biologische Systeme erfordern eine Betrachtung der gesamten mikrobiologischen Gemeinschaft, um die Prozesse zu verstehen und im Folgenden eine Optimierung zu ermöglichen. Das übergeordnete Ziel der Arbeit ist es, einen Einblick und besseres Verständnis der Pilze in Kläranlagen mit einem Fokus auf Cryptomycota zu erlangen. Um dies zu ermöglichen, müssen existierende molekularbiologische Methoden angepasst und für die Verwendung bei Pilzen optimiert werden. So sollen qPCR primersets und zuverlässige Protokolle entwickelt werden. Down-flow hanging sponge (DHS) Reaktoren dienen als Modellsystem um einen Einblick in die mikrobielle Kommunity und das Interaktionsnetzwerk zwischen Pilzen und anderen Mikroorganismen zu erlangen. Im Anschluss ist die Analyse des Einflusses auf den Kohlenstoffabbau durch Metatranskriptomanalysen verschieden behandelter DHS Reaktoren angestrebt.
Eine zuverlässige qPCR Methode zur Quantifikation der Cryptomykorta ist bereits entwickelt und die mikrobielle Gemeinschaften der Reaktorsysteme wurde charakterisiert.
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| Projektleiter | Dr. Michael Lebuhn |
| Co-Leitung | Dr. Christian Wurzbacher |
| Sachbearbeiter | M.Sc. Katrin Stüer-Patowsky |
| Kooperationspartner | Universität Innsbruck (UIBK) Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) Züricher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) Centrum für Biotechnologie (CeBiTec) Institut für Biologische, Umwelt und Landwirtschaftsforschung (IBERS) Institut für Tierphysiologie und Genetik (IAPG) |
| Förderung | Deutsche Forschungsgemeischaft (DFG) |