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Oceanic fungal ecology and biogeochemistry
Eva Breyer
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium Naturwissenschaften (Lebenswiss.): Biologie
Betreuer*innen
Christian Griebler ,
Monika Bright
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.75728
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-16023.38048.854021-0
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Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Pilze sind wichtige Abbauer von organischem Material welche für die Wiedereingliederung von Nährstoffen in globale Nahrungsketten in Süßwasser und Boden verantwortlich sind. Neue Erkenntnisse heben ihre allgegenwärtige Präsenz und aktive Rolle bei dem Kohlenhydratabbau in den Weltmeeren vor. Die ökologische und biogeochemische Rolle, die pelagische Pilze im Ozean spielen, bleibt jedoch unbekannt. Durch physiologische Experimente mit drei isolierten pelagischen Pilzen haben wir ihr Wachstum unter verschiedenen Umweltbedingungen und ihre bevorzugten Kohlenstoffsubstrate untersucht, wobei eine hohe Toleranz gegenüber variierenden Salzkonzentrationen und Temperaturen sowie eine gemeinsame Stoffwechselpräferenz für die Oxidation von Aminosäuren festgestellt wurde. Zusätzlich haben wir eine globale Ozean-Multi-Omics-Analyse aller pilzaffinen Proteasen durchgeführt und einen relevanten Beitrag pelagischer Pilze zum Proteinabbau in den Ozeanen aufgedeckt. In Oberflächengewässern haben wir Dothideomycetes als wichtige Beitragende zum Proteinabbau identifiziert während dies in tieferen Gewässern von Leotiomycetes übernommen wurde. Ähnlich wie bei von Pilzen stammenden CAZymes nahmen die Abundanz, Diversität und Expression von Protease-Genen mit der Tiefe zu. Dies steht im Gegensatz zur gleichmäßigeren Verteilung prokaryotischer Proteasen und CAZymes in der ozeanischen Wassersäule und deutet auf unterschiedliche ökologische Nischen für Pilze und Prokaryoten hin. Schließlich haben wir, um die Pilzabundanz und Biomasse im offenen Ozean zu bestimmen, Calcofluor-White-Fluoreszenzmikroskopie, CARD-FISH, Ergosterol-Extraktion und Mikrofluidik-Massensensortechniken entlang einer Breitengradelänge über 11.000 km über den Atlantischen Ozean kombiniert. Global betrachtet machten Pilze 0,19-0,21 Gt C aus, was einen geringeren Beitrag als Bakterien, aber einen höheren Beitrag zum POC und eine höhere Biomasse als Archaeen im Ozean zeigt (Archaeen:Pilze:Bakterien-Biomasseverhältnis von 1:4:32). Insgesamt heben unsere Ergebnisse den signifikanten Beitrag von Pilzen zur funktionellen Diversität im offenen Ozean und zur ozeanischen mikrobiellen Biomasse vor und betonen ihre Bedeutung im marinen Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf sowie die Notwendigkeit ihrer Einbeziehung in biogeochemische Modelle.
Abstract
(Englisch)
Fungi are important degraders of organic matter responsible for re-integration of nutrients into global food chains in freshwater and soil. Recent evidence highlights their ubiquitous presence and active role in carbohydrate degradation in the global oceans. However, the ecological and biogeochemical role played by pelagic fungi in the ocean remains unknown. Through physiological experiments with three isolated pelagic fungi, we explored their growth patterns under different environmental conditions and their preferred carbon substrates, revealing a high tolerance to varying salinities and temperatures, along with a shared metabolic preference for oxidizing amino acids. We also performed a global-ocean multi-omics analysis of all fungal affiliated proteases and unveiled a relevant contribution of pelagic fungi to protein degradation in the oceans. Dothideomycetes in the surface and Leotiomycetes in deeper waters were identified as key contributors to protein degradation. Similar to fungal CAZymes, protease gene abundance, diversity, and expression increased with depth. This contrasts with the more even distribution of prokaryotic proteases and CAZymes in the oceanic water column, implying distinct ecological niches for fungi and prokaryotes. Finally, to determine the fungal abundance and biomass in the open ocean, we combined Calcofluor-White staining, CARD-FISH, ergosterol extraction and microfluidic mass sensor techniques along a latitudinal transect spanning over 11,000 km across the Atlantic Ocean. Globally, fungi accounted for 0.19-0.21 Gt C, showing a lower contribution than bacteria but a higher contribution to POC and higher biomass than Archaea in the ocean (Archaea:Fungi:Bacteria biomass ratio of 1:4:32). Collectively, our findings underscore the significant contribution of fungi to open ocean functional diversity and to oceanic microbial biomass, emphasizing their importance in the marine carbon and nitrogen cycle and the necessity for their inclusion in biogeochemical models.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Deutsch)
Mycoplankton Marine Pilze Pilzökologie Marine Biogeochemie Mikrobielle Ozeanografie
Schlagwörter
(Englisch)
Mycoplankton Marine Fungi Fungal Ecology Marine Biogeochemistry Microbial Oceanography
Autor*innen
Eva Breyer
Haupttitel (Englisch)
Oceanic fungal ecology and biogeochemistry
Paralleltitel (Deutsch)
Ozeanische Pilzökologie und Biogeochemie
Publikationsjahr
2024
Umfangsangabe
v, 112 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Irmgard Greilhuber ,
Dominique Lamy
Klassifikationen
42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie ,
42 Biologie > 42.94 Meeresbiologie
AC Nummer
AC17167186
Utheses ID
70825
Studienkennzahl
UA | 794 | 685 | 437 |
Universität Wien, Universitätsbibliothek, 1010 Wien, Universitätsring 1