MetaRhizoPhage: Metagenomics-powered probing of virus dynamics in soil and rhizosphere

01.01.2025 bis 31.12.2027

Viren sind von entscheidender ökologischer Bedeutung. Von der Freisetzung von Kohlenstoff und Nährstoffen über die Veränderung des Stoffwechsels und der Sterblichkeit der Wirtsorganismen bis hin zur Erhaltung der biologischen Vielfalt. Dabei sind Viren selbst die größte unerforschte Gruppe auf dem Planeten. Eine Charakterisierung von bodenbürtigen Phagen (Viren, die Bakterien infizieren) ist erst in den letzten Jahren durch Metagenomik möglich geworden. Entscheidend für das Ausmaß des ökologischen Einflusses von Phagen ist jedoch nicht ihr Vorkommen allein, sondern es ist vor allem die Rate des Umsatzes von Phagen (d.h. die Produktion neuer Phagen durch Infektion). Diese Dynamik ist noch weitgehend unbekannt. In diesem Projekt werden wir zum ersten Mal überhaupt die Phagendynamik in ungestörten Böden untersuchen. Möglich wird dies durch die Kombination von diffusiver Isotopenmarkierung und Metagenomsequenzierung, die die Bestimmung stabiler 18O- und 13C-DNA-Isotope erlaubt. Wir werden den Phagenumsatz im Boden messen und bestimmen, inwieweit Pflanzenwurzeln ihn beeinflussen. Eine Beschleunigung könnte beispielsweise die Verfügbarkeit von Nährstoffen erhöhen. Darüber hinaus werden wir die Dynamik der Phagenpopulation entlang wachsender Wurzeln bestimmen, sowie ihre Reaktion auf sich ändernde Wurzelkohlenstoffeinträge aufgrund steigender atmosphärischer CO2-Konzentrationen. Die Ergebnisse werden den Einfluss von Viren auf Pflanzen-Boden- Interaktionen aufzeigen und neue Einblicke in die ökologischen Mechanismen der Pflanzenernährung im globalen Wandel geben.