Inter-kingdom communication in the marine environment : bacterial modulation of growth, sexual reproduction and biofilm formation of marine microalgae

Mikroalgen, und insbesondere Kieselalgen, spielen eine grundlegende ökologische Rolle und haben ein breites Feld von industriellen und technologischen Anwendungen. In den letzten Jahren hat sich die Forschung in der chemischen Ökologie und Biotechnologie auf molekulare Mechanismen, die die Wechselwirkung zwischen Algen und Bakterien regulieren, fokussiert. Diese Dissertation untersucht die bakterielle Beeinflussung der sexuellen Fortpflanzung und des Wachstumes der pennaten Modelldiatomee Seminavis robusta. Durch die Kombination von Metabolomics und Transcriptomics-Ansatz, sowie physiologische Bioassays und gezielte Analysen, konnten wir neuartige Wechselbeziehung zwischen Algen und Bakterien entdecken. Die mit S. robusta Paarungstyp (MT-) assoziierten Bakterien haben verschiedene Einflüsse auf die sexuelle Fortpflanzung von Diatomeen. Bakterien haben ein besonderer Einfluss auf dem Aminosäuremetabolismus des S. robustas und die lösen eine Oxidative Stressreaktion in Diatomeen aus. Weiterhin, die beeinflussen das Wachstum und das Metabolismus von einer anderen Mikroalge, Nannochloropsis sp., aber die induzieren keine Biofilmproduktion in Bioreaktoren. Diese Erkenntnisse sind wichtig, um die herausragende Bedeutung der Algen-Bakterien-Kommunikation unter der Perspektive der Algenkultivierung und -produktion zu verstehen. Diese könnte den Einsatz von mikrobiologischen Gemeinschaften mit erhöhter Produktivität in Bioreaktoren fördern. Um durch Wasser übertragene Signalmoleküle besser zu erfinden, entwickelten wir schließlich eine neue, zerstörungsfreie Methode für die Extraktion von primär- und Sekundärmetaboliten von Algenoberflächen. Die Ergebnisse dieser Doktorarbeit zeigen neue Erkenntnisse in dem relativ jungen Gebiet der Mikroalgen-Bakterien-Wechselwirkungen, indem verschiedene Ansätze (-omische Techniken, physiologische Bioassays, innovative analytische Verfahren) in einen breiten interdisziplinären Ansatz angewendet und miteinander verknüpft wurden.