Forschungsinfrastruktur

Die Mikrobiomlabore verfügen über eine moderne Ausstattung, um wissenschaftliche Fragen im Zusammenhang mit der mikrobiellen Vielfalt in bioökonomischen Produktionssystemen zu untersuchen. Die Forschung in den Laboren konzentriert sich auf die Erarbeitung eines Verständnisses, wie landwirtschaftliche Bewirtschaftungspraktiken, Lebensmitteltechnologie und Bioverfahrenstechnik mikrobielle Gemeinschaften beeinflussen.

Das übergeordnete Ziel besteht darin, die Auswirkungen bestehender und innovativer agronomischer und technologischer Prozesse auf die mikrobielle Vielfalt zu bewerten, um optimierte Strategien für eine nachhaltige Biomasseproduktion, sichere und gesunde Lebensmittelsysteme und die Erzeugung von Bioenergie zu entwickeln und gleichzeitig unerwünschte mikrobielle Effekte zu minimieren.

Die Labore unterstützen interdisziplinäre Forschung zu mikrobiellen Gemeinschaften in landwirtschaftlichen, umweltbezogenen und lebensmittelbezogenen Systemen und kombinieren kultivierungsbasierte Mikrobiologie mit modernen molekularen und Sequenzierungsansätzen.

Die Laboreinrichtungen umfassen mehr als 900 m² auf zwei Etagen und umfassen über 20 spezialisierte Labore, die für mikrobiologische und molekulare Analysen ausgestattet sind.

Die Labore entsprechen den deutschen Biosicherheitsvorschriften und sind für die Arbeit mit Mikroorganismen bis zur Risikogruppe 2, einschließlich gentechnischer Arbeiten der Biosicherheitsstufe S1 (GenTG/GenTSV), ausgestattet.

Forschungsschwerpunkt

Ein zentraler Forschungsschwerpunkt der Labore ist die Untersuchung von Boden-, Wasser-, Insekten- und pflanzenassoziierten Mikrobiomen, einschließlich der mikrobiellen Vererbung über Pflanzengenerationen hinweg. Die Labore untersuchen, wie Mikroorganismen Pflanzengewebe besiedeln, Entwicklungsstadien überdauern und von Pflanzen auf Samen und anschließend auf die nächste Pflanzengeneration übertragen werden. Diese Systeme bieten handhabbare Modelle zur Untersuchung der Mikrobiomzusammensetzung, der Übertragungswege und der Wechselwirkungen zwischen Wirt und Mikroben in landwirtschaftlichen und natürlichen Ökosystemen.

Methoden und Analysefähigkeiten

Die Labore kombinieren kultivierungsbasierte Mikrobiologie mit modernen molekularen und Sequenzierungsansätzen, um die mikrobielle Vielfalt und Funktion in komplexen biologischen Systemen zu untersuchen. Zu den Methoden gehören die Isolierung, Kultivierung und Charakterisierung von aeroben und anaeroben Mikroorganismen (Archaeen, Bakterien und Pilze) sowie die Analyse komplexer mikrobieller Gemeinschaften unter Verwendung molekularer und sequenzierungsbasierter Ansätze.

Zu den wichtigsten Analysefähigkeiten gehören:

• Mikrobiom-Profiling mittels 16S- und ITS-rRNA Gen-Amplikonsequenierung und Shotgun-Metagenomik
• Genomsequenzierung, RNA-Seq und Metatranskriptomik durch institutionelle und externe Sequenzierungseinrichtungen
• Analyse der Antibiotikaresistenz (AMR) in mikrobiellen Gemeinschaften
• Identifizierung und Charakterisierung von mikrobiellen Isolaten mittels MALDI-ToF-Massenspektrometrie
• Chromosomale Markierung und Stammverfolgung zur Untersuchung der mikrobiellen Besiedlung und Übertragung
• Physiologische Profilerstellung von mikrobiellen Isolaten mittels phänotypischer Microarrays (OmniLog-System)
• Experimentelle Arbeitsabläufe für mikrobielle Systeme mit geringer Biomasse und geringer Diversität, einschließlich kontaminationsbewusster Ansätze
• Gnotobiotische Mikrokosmos-Systeme für kontrollierte Studien zur Wechselwirkung zwischen Pflanzen und Mikrobiomen
• Wurzelphänotypisierung in Pflanzen-Mikrobiom-Experimenten

Sequenzierungsbasierte Analysen und groß angelegte Mikrobiom-Datensätze werden durch institutionelle Sequenzierungsplattformen und eine spezielle Bioinformatik-Infrastruktur unterstützt.