Biological soil crusts as unique microecosystem represent a suitable model system to address taxonomy and cryptic diversity of microalgal key players

生物土壤结皮作为独特的微生态系统,代表了解决微藻关键参与者的分类学和神秘多样性的合适模型系统

基本信息

  • 批准号:
    350173788
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    德国
  • 项目类别:
    Priority Programmes
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    德国
  • 起止时间:
    2016-12-31 至 2022-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

On a global scale, biological soil crusts (BSC) are the most productive microbial biomass in arid and other extreme regions with various microalgal taxa as key components. BSCs are formed by different living organisms and their by-products, creating a microecosystem that exerts ecologically important, multi-functional roles in primary production, nitrogen fixation, mineralization, water retention and stabilization of soils. The systematics of microalgae is currently changing from a morphological to a molecular phylogenetic species concept. The morphological concept received a lot of criticism because the underlying organisms often lack distinct morphological characters. Therefore, both systems disagree in taxonomical classification and species delimitation: a fundamental problem that needs to be addressed. The microalgal genera Coccomyxa and Stichococcus can be found in BSCs all over the world, indicating ecological key functions. However, their taxonomy is still not resolved, which hamper, for example, any biodiversity estimation. The revision of Coccomyxa and Stichococcus addresses two points of the overarching goals within the SPP 1991 Taxon-Omics: I. discovery and delimitation of species; II. speeding up the naming process and generating identification tools, classifications, species inventories, or monographs. A polyphasic approach based on molecular data analyzed by modern algorithms and supported by morphological, ecophysiological and biochemical characteristics will result in a robust taxonomy as well as in the discovery and definition of new species. Therefore, existing strains from culture collections will be ordered and new strains of the respective genera will be isolated from BSCs along a gradient of coastal dunes at the Baltic Sea. Where missing, the highly variable ITS region and the chloroplast marker rbcL will be sequenced. Based on these data phylogenetic trees will be calculated and modern algorithms (like GYMC and PTP) for species delimitation will be applied. The results will be supported by chemotaxonomic markers (low molecular weight carbohydrates), habitat information, ecophysiological and morphological characteristics. This polyphasic approach will give strong evidence for a taxonomic revision of Coccomyxa and Stichococcus, thereby speeding up the naming process by defining species limits; new species will be described and, if necessary, morphological species merged. For future studies a barcode tool based on next-generation sequencing will be developed that allows a rapid and precise biodiversity estimation of the two important key organisms in BSCs: Coccomyxa and Stichococcus.
在全球范围内,生物土壤结皮(BSC)是干旱和其他极端地区最具生产力的微生物生物量,各种微藻类群是其关键组成部分。BSCs由不同的生物体及其副产品形成,形成了一个在初级生产、固氮、矿化、保水和稳定土壤方面发挥重要生态学和多功能作用的微生态系统。微藻的系统学目前正从形态学的概念向分子系统发育的物种概念转变。形态学概念受到了很多批评,因为底层生物往往缺乏明显的形态学特征。因此,两种系统在分类和物种划分上存在分歧:这是一个需要解决的基本问题。微藻属Coccomyxa和Stichococcus在BSCs中广泛存在,具有重要的生态功能。然而,它们的分类仍然没有解决,这阻碍了例如任何生物多样性的估计。Coccomyxa和stihococcus的修订解决了SPP 1991分类组学的两个主要目标:1 .物种的发现和界定;2。加快命名过程,生成鉴定工具、分类、物种清单或专著。基于现代算法分析的分子数据和形态学、生态生理和生化特征支持的多相方法将导致一个强大的分类以及新物种的发现和定义。因此,在波罗的海沿海岸沙丘梯度从BSCs中分离出相应属的新菌株。在缺失的地方,将对高度可变的ITS区域和叶绿体标记rbcL进行测序。在此基础上计算系统发育树,并应用现代算法(如GYMC和PTP)进行物种划分。这些结果将得到化学分类标记(低分子量碳水化合物)、生境信息、生态生理和形态特征的支持。这种多相方法将为Coccomyxa和Stichococcus的分类修订提供强有力的证据,从而通过确定物种界限来加快命名过程;新的物种将被描述,如果必要的话,形态上的物种将被合并。在未来的研究中,将开发一种基于下一代测序的条形码工具,用于快速准确地估计BSCs中两种重要的关键生物:Coccomyxa和Stichococcus的生物多样性。

项目成果

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