SargBiome

PROJEKTTITEL

Mikrobiome pelagischer Sargassum-Algen und ihre Rolle beim Nährstoffkreislauf, bei der Zersetzung und ihrer potenziellen Verwendung für die Bioethanolproduktion.

KURZBESCHREIBUNG DES PROJEKTS

Die braune Meeresalge pelagisches Sargassum hat in den letzten zehn Jahren aufgrund der massiven Strandungen auf beiden Seiten des Atlantiks weltweite Aufmerksamkeit erlangt. Zahlreiche lokale Initiativen und Unternehmen versuchen, ihre Biomasse durch die Herstellung wertvoller Produkte wie Bioethanol zu verwerten, das sowohl als Vorläufer für nachhaltige Kunststoffe als auch als Biokraftstoff verwendet werden kann. Versuche, Sargassum mit handelsüblichen Hefen zu fermentieren, haben jedoch bisher nur zu sehr geringen Erträgen geführt. Obwohl es einige Studien gibt, die das Mikrobiom von Sargassum beschreiben, liegen keine Informationen über die Funktion der auf Sargassum wachsenden Mikroorganismen und ihre Rolle bei der Bereitstellung von Nährstoffen oder dessen Abbau vor. Eine Hypothese lautet, dass das Mikrobiom Sargassum mit zusätzlichen Nährstoffen versorgt, wodurch es in oligotrophen Gewässern schnell wachsen kann. Darüber hinaus scheidet Sargassum einen hohen Prozentsatz an Kohlenstoff als gelösten organischen Kohlenstoff (DOC) aus. Es wird vermutet, dass ein Teil dieses ausgeschiedenen Kohlenstoffs schwer abbaubar ist und daher zur langfristigen Kohlenstoffbindung im Ozean beiträgt.

SargBiome hat zum Ziel, die Biodiversität von Mikroorganismen, die auf gesundem und sich zersetzendem Sargassum wachsen, aufzuklären, ihr Potenzial zur Versorgung der Algen mit Nährstoffen durch Stickstofffixierung oder Eisenchelatbildung zu bewerten und ihre Biomasse und ausgeschiedenes DOC abzubauen. Durch eine Kombination aus Feldprobenahmen, Laborexperimenten und metagenomischer Analyse wird der Doktorand die Biodiversität und Funktionen von Sargassum-Mikrobiomen charakterisieren und Meereshefen isolieren, die in der Lage sind, Sargassum durch Fermentation zu biologisch abbaubarem Bioethanol zu verarbeiten. Diese Arbeit wird nicht nur unser grundlegendes Verständnis der Ökologie dieser relevanten Makroalgen verbessern, sondern auch wichtige Erkenntnisse für den aufstrebenden Sektor der blauen Wirtschaft liefern.

HYPOTHESEN UND ÜBERGEORDNETE ZIELE

Das übergeordnete Ziel von SargBiome ist es, die Rolle des Mikrobioms von pelagischem Sargassum für dessen Wachstum und Zersetzung zu beleuchten, um der Industrie wichtige Erkenntnisse über dessen Potenzial für die Kohlenstoffbindung und als Quelle für nachhaltige Produkte für die blaue Bioökonomie zu liefern.

Die Hypothesen von SargBiome lauten:

1. Die Biodiversität der pelagischen Sargassum-Mikrobiome verändert sich je nach ihrem Status: frei schwimmend in oligotrophen Gewässern, frei schwimmend in nährstoffreichen Gewässern und sich am Strand zersetzend.
2. Sargassum-Mikrobiome enthalten Stickstofffixierer und Eisen chelatbildende Bakterien, die ihr Wachstum fördern können.
3. Ein hoher Prozentsatz des von Sargassum ausgeschiedenen gelösten organischen Kohlenstoffs ist schwer abbaubar und kann weder von seinem Mikrobiom noch von den umgebenden pelagischen Mikroorganismen abgebaut werden, was zu einer dauerhaften Kohlenstoffbindung führt.
4. Aus den Mikrobiomen des sich zersetzenden Sargassums isolierte Meereshefen sind bei der Herstellung von Bioethanol durch Fermentation effizienter als handelsübliche Hefen.