Ralf Conrad

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Forschungsgebiet

Wir wollen verstehen, welche Mikroorganismen für verschiedene biogeochemische Reaktionen im Boden verantwortlich sind und warum das so ist. Als Modell benutzen wir hierzu die Untersuchung von Prozessen bei der Umsetzung von atmosphärischen Spurengasen (CH₄, N₂O, H₂) im Boden, insbesondere in gefluteten Reisfeldböden. Mit Hilfe analytisch-chemischer Methoden und Isotopentechniken (¹⁴C, ¹³C) werden biogeochemische Reaktionen in Böden und mikrobiellen Kulturen quantifiziert. Die molekulare Characterisierung von rRNA-Genen und von verschiedenen funktionellen Genen dient zur Aufklärung der Zusammensetzung mikrobieller Lebensgemeinschaften. Transkript-Analyse, „fluorescent-in-situ-hybridisation“ und „stable-isotope-probing“ dienen zur Identifizierung metabolisch aktiver Populationen. Ein besonderes Anliegen ist die Erforschung der Mikrobiologie und Biogeochemie des Methan-Kreislaufs. Methan ist ein bedeutendes Treibhausgas.

Forschungsprojekt

Es konnte gezeigt werden, dass methanogene Archäen der Ordnung Methanocellales (Rice Cluster I) die Methanumsetzung auf Reiswurzeln dominieren. Es gibt erste Hinweise, dass viel weniger CH₄ gebildet und emittiert wird, wenn die Wurzeln mit anderen als den Methanocellales besiedelt sind. Dies ist ein aussichtsreicher Ansatzpunkt für den Einsatz von synthetischen mikrobiellen Lebensgemeinschaften zur Verringerung der Methanemission aus Reisfeldern. Durch gezielte Manipulation der mikrobiellen Lebensgemeinschaft soll die Rolle verschiedener Mikrobengruppen bei der Bildung und Emission des Treibhausgases Methan in Reisfeldböden untersucht werden. Da Reisfelder eine der bedeutendsten anthropogenen Quellen für Methan sind, ist die Frage nach der Bedeutung der Zusammensetzung der mikrobiellen Lebensgemeinschaften bei diesem Prozess sehr wichtig. Reiswurzeln sind mit mikrobiellen Lebensgemeinschaften besiedelt, die Ausscheidungsprodukte der Wurzeln zu CH₄ abbauen. Das Ausmaß dieses Prozesses ist entscheidend dafür, in welchem Umfang das Treibhausgas CH₄ aus gefluteten Reisfeldern entweicht. Die Zusammensetzung der Lebensgemeinschaften scheint aber keineswegs beliebig zu sein. Warum sind beispielsweise gerade die Methanocellales eine wichtige methanogene Gruppe? Können sie eventuell durch andere Arten mit der prinzipiell gleichen Funktion ersetzt werden? Was für Auswirkungen hätte das auf die Emission von Methan aus Reisfeldern? Diese Fragen sollen in Reismikrokosmen mit gezielt manipulierten bakteriellen und archaeellen Lebensgemeinschaften untersucht.