Funktionale Umweltgenomik
Invertebraten Genomik und Metagenomik im Boden
Wir entwickeln und adaptieren molekulare Ansätze, um die Struktur, Zusammensetzung und Funktionen von schwer zu beobachtenden Organismen zu erforschen. So gehen wir wichtigen ökologischen Fragen nach, wie beispielsweise den Auswirkungen der ‘Großen Beschleunigung’ auf taxonomisch vielfältige Gemeinschaften.
Unser Hauptaugenmerk liegt auf der Entwicklung und Erprobung von Methoden zur Beschreibung der Struktur und Funktion von Gemeinschaften im Boden lebender Invertebraten. Diese Forschung führen wir gemeinsam mit der Abteilung Bodenzoologie des Senckenberg Instituts in Görlitz.
Das Projekt „Metagenomisches Monitoring von Bodengemeinschaften (MetaInvert)“ ist Teil des LOEWE-Zentrums für Translationale Biodiversitätsgenomik und wird von Miki Bálint, Ricarda Lehmitz und Peter Decker geleitet. Das Projekt wird durch das Programm „LOEWE – Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz“ des Hessischen Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst gefördert. Unter der Leitung von Clément Schneider haben wir über 250 Arten wirbelloser Bodenlebewesen genomisch sequenziert. Das Ziel dieser Datenbank ist es, die Artbestimmung mittels Shotgun-Metagenomik zu verbessern.
Alexandra Schmidt arbeitet an dem Projekt ‚Metagenomics of soil invertebrate mock communities‘ als Forschung Ihrer Master Thesis. Ihr Ziel ist es, die Genauigkeit der Identifikation, sowie die Möglichkeit der Schlussfolgerung von DNA-Sequenzen (‘reads’) auf die Biomasse der Organismen in metagenomischen Testgemeinschaften (Mock communities) von Bodeninvertebraten zu evaluieren. Als Referenzdatenbank werden Genominformationen des ‚MetaInvert‘-Projekts verwendet. Die ‘Mock-Ups’ decken ein breites Spektrum an taxonomischen Gruppen und Zusammensetzungen (Biomasseverteilung) ab. Mit dieser Forschung hoffen wir, zukünftige metagenomische Feldmonitoring-Projekte effizienter zu gestalten.
Anna Küchler arbeitet derzeit im Rahmen ihrer Promition an dem Projekt ‚BE-Spring: Discovering Collembola biodiversity on grasslands with emerging genomic and metagenomic tools‘, welches Teil des DFG-geförderten Rahmenprojekts ‘Biodiversity Exploratories’ ist. Ziel ihres Projekts ist es, eine Genom-Referenzdatenbank für die häufigsten Arten im Boden vorkommender Springschwänze (SGRD) auf den Grünlandflächen der Biodiversitäts Exploratorien, deren Beprobungsflächen über Nord-, Mittel- und Süddeutschland verteilt sind (im Biosphärenreservat Schorfheide-Chorin, im Nationalpark Hainich und im Biosphärenreservat Schwäbische Alb), zu etablieren. Mittels eines metagenomischen Ansatzes, der im Rahmen von ‚MetaInvert‘ erarbeitet wurde, will sie diese Springschwanz-Gemeinschaften beschreiben und untersuchen, (1) wie Umweltfaktoren und die Intensivierung der Grünlandnutzung die Zusammensetzung und Funktionsweise der Springschwanz-Gemeinschaften beeinflussen und (2) diese Gemeinschaften mit anderen Organismen von Grünland-Ökosysteme zusammenhängen. Neben Miki Bálint sind auch Clément Schneider (Leiter der Sektion Apterygota, SGN Görlitz) und Peter Manning (Leiter der Arbeitsgruppe ‚Causes and Consequences of biodiversity change‘, S-BikF) als Projekt-PIs beteiligt, sowie das ebenfalls an Biodiversity Exploratories beteiligte Team des Projekts RESOILIENCE als Kooperationspartner.
Dr. Gemma Collins ist Postdoc in der Gruppe und arbeitet am ‚MetaInvert‘-Projekt am Vergleich der Genome von über 250 individuellen wirbellosen Bodenlebewesen. Dies beinhaltet sowohl funktionelle Analysen der Genome als auch die Evaluierung von Faktoren, die den Erfolg der Genomsequenzierung beeinflussen können. Eines der übergreifenden Ziele von MetaInvert ist es, eine repräsentative Ressource von Boden Invertebraten in Deutschland zu generieren, die als Referenzdatenbank für die metagenomische Datenerfassung erstellt werden soll. Dr. Gemma Collins wird auch zu diesem Ziel beitragen.
