| 1870 | Die Bedeutung der Mikroorganismen als Senke für atmosphärisches Chlormethan | Impact of microorganisms as sinks of atmospheric chlormethans | 16.10.2015 00:00:00 | 28.02.2018 00:00:00 | abgeschlossen | completed | Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V. | Leibniz Centre for Agricultural Landscape Research (ZALF) | x0x13x61x | Kolb, Steffen | x1932x | <div class='ntm_ZAL'>ZAL</div> | | <a href="http://gepris.dfg.de/gepris/projekt/258712308">Projektbeschreibung bei DFG (Gepris)</a><BR /> | 2015 | Die Bedeutung der Mikroorganismen als Senke für atmosphärisches Chlormethan Impact of microorganisms as sinks of atmospheric chlormethans Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V. Kolb, Steffen Drittmittel Leibniz Centre for Agricultural Landscape Research (ZALF) completed abgeschlossen <div class="ExternalClassE90001CE796C46A986A20DE9EA43EC97"><p>Ein deutsch-französisches Konsortium, bestehend aus Mikrobiologen und
Atmosphärenforschern, wird die Bedeutung von Mikroorganismen für das
globale Budget von atmosphärischen Chlormethan (CH3Cl) untersuchen.
Anthropogene Emissionen von ozonzerstörenden halogenierten Gasen (FCKWs)
wurden seit dem Inkrafttreten des Montreal-Protokolls im Jahre 1989
erheblich reduziert. Dadurch nahm die Bedeutung natürlicher Quellen
halogenhaltiger Gase, wie CH3Cl, für die Ozonzerstörung in der
Stratosphäre wieder zu. Das chlorhaltige Gas ist die am häufigsten
vorkommende halogenhaltige organische Verbindung in der Atmosphäre und
wird vornehmlich von terrestrischen Ökosystemen emittiert. Das meiste
CH3Cl wird durch lebende Pflanzen und abgestorbenes Pflanzenmaterial,
aber auch durch Wald- und Steppenbränden freigesetzt. Durch den
drohenden Klimawandel und den zu erwarteten höheren Temperaturen werden
die CH3Cl-Emissionen terrestrischer Ökosystemen dementsprechend in
Zukunft vermutlich ansteigen. Allerdings sind die quantitativen
Abschätzungen der CH3Cl-Quellen und -Senken bisher mit großen
Unsicherheiten behaftet. Mikroorganismen könnten beim Abbau von
atmosphärischem CH3Cl eine wesentlich größere Rolle spielen als bisher
angenommen. Methylotrophe Mikroorganismen, von denen einige die
Fähigkeit besitzen CH3Cl abzubauen, findet man in Böden und in der
Phyllosphäre vieler Pflanzen. Jüngst wurden sogar metabolische aktive
Methylotrophe in Wassertropfen von Wolken nachgewiesen. Die
Antragsteller sehen die Hauptaufgabe des beantragten Projektes darin,
ein vertieftes Verständnis des mikrobiellen CH3Cl-Abbaus auf
Prozessebene wie auch auf genetischer Ebene zu erzielen. Das Konsortium
wird kinetische und Isotopeneffekte während des Abbaus von CH3Cl durch
Mikroorganismen im Boden, in der Phyllosphäre und in Wolken beispielhaft
untersuchen. In verschiedenen Umweltproben werden mikrobiellen
Gemeinschaften mittels Amplikon-basierter Next Generation
Sequencing-Technologie anhand eines taxonomischem (16S-rRNA-Gen) und
einem funktionellem Genmarker (cmuA) untersucht. Ausgewählte
Umweltproben werden dann dem schweren 13C-Isotopolog von CH3Cl
ausgesetzt, um die Biomasse der CH3Cl-umsetzenden Mikroorganismen zu
markieren. Metagenome 13C-markierter DNA werden anschließend mittels
einer Kombination von DNA-basierter Stabiler-Isotopen-Beprobung, Whole
Genome Amplification und MiSeq (Illumina)-Hochdurchsatzsequenzierung
gewonnen. Diese Untersuchungen werden die Diversität der mikrobiellen
Abbauwege für CH3Cl erfassen und letztlich die Entdeckung neuer
Methyltransferasen und weiterer Gene, die am CH3Cl Stoffwechsel
beteiligt sind, ermöglichen. Dieser metagenomische Ansatz wird neue
Einsichten in den Stoffwechsel von CH3Cl-abbauenden Gemeinschaften in
Böden, der Phyllosphäre und Wolken ermöglichen. Kinetische und
Isotopendaten werden zu einer Einschätzung zur quantitativen Bedeutung
mikrobieller Senken für das globale CH3Cl-Budget führen.
</p></div> <div class="ExternalClassF4C7677F3DB94D439AB02F50742006B7"><p>An interdisciplinary consortium of two French and two German partners
will combine their expertise and knowledge to address the impact of
microorganisms on the global budget of chloromethane (CH3Cl).
Anthropogenic emissions of ozone depleting compounds (CFcs) have been
strongly reduced since the Montreal protocol came into force in 1989. As
a consequence, compounds released from natural sources, such as CH3Cl,
have become increasingly relevant in stratospheric ozone depletion. This
chlorinated gas is the most abundant halogenated compound in the
atmosphere whose primarily source is the terrestrial ecosystems. Release
from living and dead vegetation and biomass burning are major sources.
The positive linear response with temperature suggests that future
warmer climates will likely lead to increased CH3Cl emissions. However,
current estimates of the CH3Cl global budget are uncertain and suggest
that microorganisms play a more important role in degrading atmospheric
CH3Cl than previously thought. Methylotrophic microbes, some with the
metabolic capability to degrade CH3Cl, occur in soils, the phyllosphere
of many plants, and have recently been reported to be active in water
droplets of clouds. The applicants conceive that the main objectives of
the proposed project are to reveal quantitative information on
process-level and to provide in depth genetic insights into these
microbes. The consortium will investigate kinetic and isotope effects
during CH3Cl degradation by methylotrophs associated with soils, plants,
and clouds. Laboratory experiments with specific CH3Cl degrading
methylotrophs will be conducted to measure their effects on isotope
composition and to determine temperature effects on kinetic parameters.
In various environmental samples the microbial community will be
characterized using amplicon-targeted next generation sequencing
employing a taxonomical (16S RNA genes) and a functional gene marker for
CH3Cl degradation (cmuA). Selected samples of soil, plants, and cloud
water will be subjected to 13C-isoptopologue of CH3Cl in order to label
the biomass of CH3Cl converting microbes. Metagenomes will then be
retrieved using a combination of DNA stable isotope probing, whole
genome amplification, and MiSeq (Illumina) high throughput sequencing.
These experiments will assess the diversity of the microbial
CH3Cl-degrading pathways, and will enable the discovery of novel
methyltransferases and further genes involved in CH3Cl metabolic
transformation. The metagenomic approach will provide new insights into
CH3Cl-degrading microbial communities of temperate terrestrial
ecosystems and clouds. Kinetic and isotopic data will resolve the
quantitative relevance of microbial sinks for the global CH3Cl budget. A
improved quantitative understanding of the sources and sinks of
atmospheric CH3Cl will be invaluable for enhancing our predictive
capability for stratospheric chlorine chemistry and ozone layer
stability.
</p></div> <div class="ExternalClass97DE7129-487B-4D16-A399-00E13F16891E"><ul><li>2016 Landschaftsprozesse</li></ul></div> <div class="ExternalClassA1F208E6-0E1E-4969-A728-0BC4F5FB14A9"><ul><li>Universität Heidelberg</li><li>Universität Straßburg</li><li>Université Blaise Pascale, Institut für Chemie</li></ul></div> <div class="ExternalClass3641A898-5F16-455E-B275-0FE2F3580867"><ul><li>DFG-Projekte im Normalverfahren</li></ul></div> <div class="ExternalClass153DC29A-4617-48B8-A71C-BCF9AD0A3414"><ul><li>DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft</li></ul></div> <div class="ExternalClass19147E20-4762-43C1-9EC9-E7FE16BC0EB1"></div> | <div class="ExternalClassE90001CE796C46A986A20DE9EA43EC97"><p>?Ein deutsch-französisches Konsortium, bestehend aus Mikrobiologen und
Atmosphärenforschern, wird die Bedeutung von Mikroorganismen für das
globale Budget von atmosphärischen Chlormethan (CH3Cl) untersuchen.
Anthropogene Emissionen von ozonzerstörenden halogenierten Gasen (FCKWs)
wurden seit dem Inkrafttreten des Montreal-Protokolls im Jahre 1989
erheblich reduziert. Dadurch nahm die Bedeutung natürlicher Quellen
halogenhaltiger Gase, wie CH3Cl, für die Ozonzerstörung in der
Stratosphäre wieder zu. Das chlorhaltige Gas ist die am häufigsten
vorkommende halogenhaltige organische Verbindung in der Atmosphäre und
wird vornehmlich von terrestrischen Ökosystemen emittiert. Das meiste
CH3Cl wird durch lebende Pflanzen und abgestorbenes Pflanzenmaterial,
aber auch durch Wald- und Steppenbränden freigesetzt. Durch den
drohenden Klimawandel und den zu erwarteten höheren Temperaturen werden
die CH3Cl-Emissionen terrestrischer Ökosystemen dementsprechend in
Zukunft vermutlich ansteigen. Allerdings sind die quantitativen
Abschätzungen der CH3Cl-Quellen und -Senken bisher mit großen
Unsicherheiten behaftet. Mikroorganismen könnten beim Abbau von
atmosphärischem CH3Cl eine wesentlich größere Rolle spielen als bisher
angenommen. Methylotrophe Mikroorganismen, von denen einige die
Fähigkeit besitzen CH3Cl abzubauen, findet man in Böden und in der
Phyllosphäre vieler Pflanzen. Jüngst wurden sogar metabolische aktive
Methylotrophe in Wassertropfen von Wolken nachgewiesen. Die
Antragsteller sehen die Hauptaufgabe des beantragten Projektes darin,
ein vertieftes Verständnis des mikrobiellen CH3Cl-Abbaus auf
Prozessebene wie auch auf genetischer Ebene zu erzielen. Das Konsortium
wird kinetische und Isotopeneffekte während des Abbaus von CH3Cl durch
Mikroorganismen im Boden, in der Phyllosphäre und in Wolken beispielhaft
untersuchen. In verschiedenen Umweltproben werden mikrobiellen
Gemeinschaften mittels Amplikon-basierter Next Generation
Sequencing-Technologie anhand eines taxonomischem (16S-rRNA-Gen) und
einem funktionellem Genmarker (cmuA) untersucht. Ausgewählte
Umweltproben werden dann dem schweren 13C-Isotopolog von CH3Cl
ausgesetzt, um die Biomasse der CH3Cl-umsetzenden Mikroorganismen zu
markieren. Metagenome 13C-markierter DNA werden anschließend mittels
einer Kombination von DNA-basierter Stabiler-Isotopen-Beprobung, Whole
Genome Amplification und MiSeq (Illumina)-Hochdurchsatzsequenzierung
gewonnen. Diese Untersuchungen werden die Diversität der mikrobiellen
Abbauwege für CH3Cl erfassen und letztlich die Entdeckung neuer
Methyltransferasen und weiterer Gene, die am CH3Cl Stoffwechsel
beteiligt sind, ermöglichen. Dieser metagenomische Ansatz wird neue
Einsichten in den Stoffwechsel von CH3Cl-abbauenden Gemeinschaften in
Böden, der Phyllosphäre und Wolken ermöglichen. Kinetische und
Isotopendaten werden zu einer Einschätzung zur quantitativen Bedeutung
mikrobieller Senken für das globale CH3Cl-Budget führen.
</p></div> | <div class="ExternalClassF4C7677F3DB94D439AB02F50742006B7"><p>?An interdisciplinary consortium of two French and two German partners
will combine their expertise and knowledge to address the impact of
microorganisms on the global budget of chloromethane (CH3Cl).
Anthropogenic emissions of ozone depleting compounds (CFcs) have been
strongly reduced since the Montreal protocol came into force in 1989. As
a consequence, compounds released from natural sources, such as CH3Cl,
have become increasingly relevant in stratospheric ozone depletion. This
chlorinated gas is the most abundant halogenated compound in the
atmosphere whose primarily source is the terrestrial ecosystems. Release
from living and dead vegetation and biomass burning are major sources.
The positive linear response with temperature suggests that future
warmer climates will likely lead to increased CH3Cl emissions. However,
current estimates of the CH3Cl global budget are uncertain and suggest
that microorganisms play a more important role in degrading atmospheric
CH3Cl than previously thought. Methylotrophic microbes, some with the
metabolic capability to degrade CH3Cl, occur in soils, the phyllosphere
of many plants, and have recently been reported to be active in water
droplets of clouds. The applicants conceive that the main objectives of
the proposed project are to reveal quantitative information on
process-level and to provide in depth genetic insights into these
microbes. The consortium will investigate kinetic and isotope effects
during CH3Cl degradation by methylotrophs associated with soils, plants,
and clouds. Laboratory experiments with specific CH3Cl degrading
methylotrophs will be conducted to measure their effects on isotope
composition and to determine temperature effects on kinetic parameters.
In various environmental samples the microbial community will be
characterized using amplicon-targeted next generation sequencing
employing a taxonomical (16S RNA genes) and a functional gene marker for
CH3Cl degradation (cmuA). Selected samples of soil, plants, and cloud
water will be subjected to 13C-isoptopologue of CH3Cl in order to label
the biomass of CH3Cl converting microbes. Metagenomes will then be
retrieved using a combination of DNA stable isotope probing, whole
genome amplification, and MiSeq (Illumina) high throughput sequencing.
These experiments will assess the diversity of the microbial
CH3Cl-degrading pathways, and will enable the discovery of novel
methyltransferases and further genes involved in CH3Cl metabolic
transformation. The metagenomic approach will provide new insights into
CH3Cl-degrading microbial communities of temperate terrestrial
ecosystems and clouds. Kinetic and isotopic data will resolve the
quantitative relevance of microbial sinks for the global CH3Cl budget. A
improved quantitative understanding of the sources and sinks of
atmospheric CH3Cl will be invaluable for enhancing our predictive
capability for stratospheric chlorine chemistry and ozone layer
stability.
</p></div> | <div class="ExternalClass1C4077F9-C918-4E1B-9267-BEC8FB14AEB9"><ul><li>Inst. für Landschaftsbiogeochemie</li></ul></div> | <div class="ExternalClass0FDE1D93-2EFE-400F-BE93-5DC12816588A"><ul><li>Inst. of Landscape Biogeochemistry</li></ul></div> | <div class="ExternalClass63DE5A61-36B4-456C-AA59-95CEE5AAD0CD">Dr. habil. rer. nat Steffen Kolb</div> | Kolb, Steffen | <div class="ExternalClassA1991633-FFAA-4386-A5F8-6C2DFB736941">Dr. habil. rer. nat Steffen Kolb</a></div> | <div class="ExternalClass97DE7129-487B-4D16-A399-00E13F16891E"><ul><li>2016 Landschaftsprozesse</li></ul></div> | <div class="ExternalClassAFAEE827-D43C-43A7-9E6A-DD70F2C6BA24"><ul><li>2016 Landscape Functioning</li></ul></div> | x259x | <div class="ExternalClassA1F208E6-0E1E-4969-A728-0BC4F5FB14A9"><ul><li>Universität Heidelberg</li><li>Universität Straßburg</li><li>Université Blaise Pascale, Institut für Chemie</li></ul></div> | x1926x2439x2444x | <div class="ExternalClass3641A898-5F16-455E-B275-0FE2F3580867"><ul><li>DFG-Projekte im Normalverfahren</li></ul></div> | | DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft | <div class="ExternalClass153DC29A-4617-48B8-A71C-BCF9AD0A3414"><ul><li>DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft</li></ul></div> | | 3 | 3 | | <div class="ExternalClass35FCB099-1662-44AB-B727-996A5047F83D"><ul><li>Mikrobielle Biogeochemie</li><li>PB1-Leitung (Leitung, Administrator und Sekretariat)</li></ul></div> | <div class="ExternalClassBA293D86-912C-4E8D-A851-9C0C14CFEFEE"><ul><li>Microbial Biogeochemistry</li><li>Head of RA1 (head, administrative manager and secretariat)</li></ul></div> |
