Forschung

Proteome Fingerabdrücke zur Erfassung der Zooplankton Biodiversität


Zooplankton sind kleine Drifter in den Meeresströmungen der Ozeane. Sie spielen eine wesentliche Rolle in allen marinen Ökosystemen, da sie die Energie vom Phytoplankton zu Fischen sowie Vögel und Wale übertragen. Als Bindeglied wirken sich alle Veränderungen der Planktongemeinschaften unweigerlich auf das gesamte Ökosystem aus.

Angesichts der globalen Erwärmung und des Drucks, der durch menschliche Aktivitäten auf die marinen Systeme ausgeübt wird, sind Messungen der Zooplankton-Biodiversität dringend erforderlich, um Basislinien festzulegen und umfassende Analysen über den Zustand der Ökosysteme zu erstellen. In den letzten Jahrzehnten wurden verschiedene Standardprogramme entwickelt, Veränderungen innerhalb von Zooplanktongemeinschaften zu überwachen. Die morphologische Bestimmung von Zooplankton ist jedoch zeitaufwendig, erfordert umfassende taxonomische Kenntnisse und unterschätzt oft die wahre Vielfalt aufgrund des Vorkommens vieler kryptischer Arten. Daher besteht ein hoher Bedarf an schnellen, einfach zu verwendenden und kostengünstigen Analysemethoden. Die Anwendung artspezifischer Proteom-Massenprofile, die mit MALDI-TOF MS (matrix-assisted laser/desorption ionisation time of flight mass spectrometry) gemessen werden, birgt ein großes Potenzial zur schnellen Artunterscheidung. Im Vergleich zum Metabarcoding erfordert diese Methode weniger Zeit, weniger teure Verbrauchsmaterialien und weniger spezialisiertes Personal. Das Hauptziel unseres Projekts besteht darin, die Anwendbarkeit proteomischer Fingerabdrücke zur Bestimmung der Biodiversität im Zooplankton zu evaluieren. Calanoide Copepoden dienen dabei als Modelltaxon. Wir bestimmen die Variabilität von Proteom-Fingerabdrücken innerhalb und zwischen Arten durch Vergleich verschiedener Lebensstadien und Populationen. Der Nutzen der Methode in Ökosystemen mit einer hohen Anzahl unbeschriebener Arten wird in einer Fallstudie an benthopelagischen Copepoden der Tiefsee untersucht. Als wichtiger Teil dieses Projekts entwickeln wir eine Referenzbibliothek, die Proteom-Fingerabdrücke, aber auch integrierte morphologische und molekular taxonomische Informationen für calanoide Copepoden beinhaltet, um Experten und Nicht-Taxonomen die Artbestimmung zu erleichtern. Das Projekt ist Teil des DFG-Schwerpunktprogramms SPP 1991 Taxon-Omics (https://www.taxon-omics.com) mit einer Förderperiode von 2018-2021.

Planktonischer Amphipode Phronimella sp. aus dem Südatlantik
Planktonischer Amphipode Phronimella sp. aus dem Südatlantik
Planktonischer Decapode Lucifer sp. aus dem Südatlantik
Planktonischer Decapode Lucifer sp. aus dem Südatlantik
Planktonischer diaptomoider Copepode aus dem Südatlantik
Planktonischer diaptomoider Copepode aus dem Südatlantik