Onderzoeksproject SD/BA/03A (Onderzoeksactie SD)
Context
Het Belgische CCAMBIO project, gefinancierd door BELSPO, onderzoekt de biodiversiteit, biogeografische zonering en evolutionaire historiek van lacustriene microbiële gemeenschappen in het Antarctische biogeografische rijk (AR) met als doel hun herstellingsvermogen of veerkracht en lokale en regionale respons op globale veranderingen beter te kunnen inschatten. Het project draagt bij tot internationale initiatieven gecoördineerd door de SCAR programma’s ‘Antarctic Ecosystems: Adaptations, Thresholds and Resilience (AntERA)’ en ‘State of the Antarctic Ecosystem (AntEco)’. De resultaten van het project zullen tevens bijdragen tot het afbakenen van beschermde gebieden en verbeterde strategieën voor het integrale beheer van Antarctische biotopen.
Projectbeschrijving
Doelstellingen
De specifieke doelstellingen zijn:
1. Bestaande collecties met stalen uitbreiden door bemonsteringscampagnes te organiseren naar Sub-Antarctische en Maritiem Antarctische eilanden.
2. De mate van microbiële bioregionalisatie nagaan in het AR door gedetailleerde analyses uit te voeren van de microbiële biodiversiteit (cyanobacteriën, een selectie van bacteriële taxa, en protisten).
3. Evolutionaire hypotheses testen over het ontstaan, de diversificatiesnelheid en veranderingen in het areaal van geselecteerde taxa.
4. De genomische karakteristieken en biochemische eigenschappen van microbiële mat-gemeenschappen langsheen een diepte gradiënt bestuderen, teneinde de respons van de verschillende taxonomische en functionele groepen op het functioneren van de consortia in functie van het lichtklimaat na te gaan.
5. Het potentieel van microorganismen en functionele genen/groepen als indicatoren voor globale veranderingen nagaan door verspreidingsmodellen te ontwikkelen van de belangrijkste taxa en functionele groepen in functie van veranderingen in klimatologische en omgevingsparameters.
Methodologie
Een aantal technieken zullen in combinatie aangewend worden:
1) De biomassa van de belangrijkste fotosynthetiserende microorganismen zal gemeten worden door hoge druk vloeistofchromatografie van fotosynthetische pigmenten (PAE). Een gedetailleerde analyse van de microbiële gemeenschapsstructuur zal uitgevoerd worden m.b.v. 454 of Illumina next generation tagged-sequencing analyse van het 16S of 18S rRNA gen voor cyanobacteriën, bacteriën en microeukaryoten alsook de ITS regio voor cyanobacteriën (CIP, PAE, LM, KBIN).
2) Voor een selectie van taxa zullen we multi-gen moleculaire fylogenieën ontwikkelen om hun evolutionaire geschiedenis binnen het AR te bestuderen. Tevens zal het belang van adaptieve radiaties en lokale differentiatie in de populatiestructuur nagegaan worden (CIP, PAE, LM).
3) De functionele eigenschappen zullen bestudeerd worden m.b.v. een metagenoom en metatranscriptoom analyse langsheen een dieptegradiënt. De fotosynthetische activiteit zal gemeten worden m.b.v. Pulse-Amplitude Modulated (PAM) fluorometrie. Deze benadering zal het ons toelaten om de bijdrage van de verschillende taxonomische groepen tot het functioneren van de consortia in functie van het lichtklimaat na te gaan (CIP, PAE, LM).
4) De biodiversiteit en genomische data zullen gebruikt worden om klimaat- en omgevingsenveloppes te ontwikkelen voor sleuteltaxa en functionele groepen en gebieden te identificeren die gekenmerkt worden door een karakteristieke microbiële flora. Ruimtelijke modellen zullen ontwikkeld worden om de verspreiding van taxa en functionele groepen als respons op toekomstige klimaatveranderingen te voorspellen (CIP, PAE, LM, BOT, BAS).
Interacties tussen de verschillende partners
Elke partner heeft een specifieke expertise aangaande de diversiteit en evolutie van een microbiële groep. De experimenten en laboratoriumanalyses zullen uitgevoerd worden door de eerste 4 partners. Het KBIN zal de archivering van de data in publieke databases coördineren (MARS module of the portal ‘Biodiversity.aq’). De statistische analyse en het ontwikkelen van ruimtelijke modellen zal uitgevoerd worden door alle partners en gecoördineerd worden door PAE.
Link met internationale Programma’s
CCAMBIO draagt bij tot de internationale initiatief gecoördineerd door de SCAR programma’s AntERA en AntEco. We beogen ook een consortium op te bouwen met de leden van het opvolgingscomité voor de studie van metagenomen en metatranscriptomen in polaire gebieden.
Verwachte resultaten en producten
- Een website (www.ccambio.ulg.ac.be).
- Publicaties in vooraanstaande wetenschappelijke tijdschriften met referees.
- Een workshop over het gebruik van next generation sequencing methodes in microbiële ecologie (http://www.cip.ulg.ac.be/workshopCCAMBIO/).
- Een database voor monsters en DNA.
- Nieuwe strains die gekarakteriseerd zijn en bewaard worden in de BCCM publieke collecties
- Biodiversiteitsdata die bewaard worden in publieke datasystemen en gepresenteerd worden op verschillende workshops en congressen bijgewoond door specialisten en het brede publiek. Dit houdt de organisatie in van (technische) workshops, het vormen en trainen van jonge wetenschappers en studenten en het vulgariseren van onze data via verschillende media.
- Een ruimtelijk model met de verspreiding van microbiële taxa onder verschillende scenario’s van toekomstige klimaatveranderingen. De datasets en modellen zullen bruikbaar zijn bij beleidsondersteuning in Antarctica (bv. afbakenen ASPA’s).
- Een afsluitende workshop..
Partners
Activiteiten
Dr. Annick Wilmotte, (CIP), Universiteit van Luik: Coördinator en specialist in cyanobacteriële diversiteit
Prof. Wim Vyverman, (PAE), Universiteit Gent: Specialist in de diversiteit van protisten en statistische analyse van biogeografische en ecologische data
Prof. Anne Willems, (LM), Universiteit Gent: Specialist in bacteriële diversiteit
Dr. Bart Van De Vijver (BOT), Nationale Plantentuin van België: Specialist in de diversiteit van diatomeeën
Dr. Anton Van de Putte (KBIN), Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen: Projectbeheerder van het portaal ‘Biodiversity.aq’ voor het bewaren en de analyse van biodiversiteitsdata van Antarctica
Dr. Pete Convey (BAS), British Antarctic Survey: Specialist in polaire biodiversiteit en ecologie
Contact Informatie
Dr. Annick Wilmotte, Centre d’Ingénierie des Protéines (CIP), Institut de Chimie, Sart Tilman B6, Université de Liège, B-4000 Liège.
Tél : + 32 4 366 38 56 / 33 87
Fax : + 32 4 366 33 64
E-mail : awilmotte@ulg.ac.be
Prof. Wim Vyverman, Protistologie en Aquatische Ecologie (PAE), Universiteit Gent, Krijgslaan 281 S8, 9000 Gent. België
Tél : +32 9 264 85 01
Fax : +32 9 264 85 99
E-mail : Wim.Vyverman@UGent.be
Prof. Anne Willems, Laboratorium voor Microbiologie (LM), Universiteit Gent, K.L. Ledeganckstraat 35, 9000 Gent, België
Tél : +32 9 2645103
Fax : +32 9 2645092
E-mail : Anne.Willems@UGent.be
Dr Bart Van De Vijver (BOT), Nationale Plantentuin van België, Departement Bryophyta & Thallophyta, Domein Van Bouchout, B-1860 Meise
Tel: +32 2 260 09 41
Fax: +32 2 260 09 45
Email: vandevijver@br.fgov.be
Dr. Anton Van de Putte (KBIN), Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen, 29, Vautierstraat, B-1000 Brussel
Tel: +32(0)2 627 43 18
Fax: +32(0)2 627 41 13
E-mail : avandeputte@naturalsciences.be
Dr Pete Convey (BAS), British Antarctic Survey, Ecosystems, High Cross, Madingley Road, Cambridge, CB3 0ET, UK
Tel: +44 (0)1223 221400
E-mail: pcon@bas.ac.uk
Opvolgingscomité
Naam: Dr. Antonio Quesada
Instituut: Universidad Autonoma de Madrid (Spain)
Naam: Prof. Dr. Takeshi Naganuma
Instituut: University of Hiroshima (Japan)
Naam: Dr. Dominic A. Hodgson
Instituut: British Antarctic Survey (UK)
Naam: Prof. Dr. Warwick Vincent
Instituut: Université Laval (Canada)
Naam: Dr. Marc Lebouvier
Instituut: UMR 6553 Ecobio, CNRS - Université de Rennes 1, Station Biologique, Paimpont (France)
Naam: Prof. Dr. Josef Elster
Instituut : Centre for Polar Ecology, Faculty of Sciences, University of South Bohemia, Ceske Budejovice & Institute of Botany, Academy of Sciences of the Czech Republic, Trebon (Czech Republic)
Naam: Dr. Marleen Bosschaerts
Instituut: BCCM, Belgian Federal Science Policy
Louise Avenue 231, Brussels (Belgium)
Naam: Dr. Ricardo Cavicchioli
Instituut: University of New South Wales (Australia)
Nom: Ian Hawes
Instituut : Gateway Antarctica, Waterways Centre for Freshwater Management, University of Canterbury, Christchurch (New Zealand)
Climate Change and Antarctic Microbial Biodiversity (CCAMBIO) : final report
Durieu, B. - Lara, Y - Wilmotte,A ... et al. Brussels : Scientific Policy, 2019 (SP2798)
[Om te downloaden]
