Fakultät

Metabolomik und Biodiversität von Schnee- und Eisalgen


Mikroalgen, die in Schneefeldern und auf Gletscheroberflächen leben sind extremophile Organismen, die in einem der härtesten Ökosysteme wachsen die es für photosynthetische Zellen gibt. Sie müssen sich an hohe Strahlungswerte, tiefe Temperaturen sowie eingeschränkte Nährstoff- und Wasserverfügbarkeit anpassen. Ab dem Spätfrühling verursachen Blüten auffällige alpine und polare Schneefärbungen in Abhängigkeit der vorherrschenden Pigmente, wobei roter Schnee das häufigste Phänomen darstellt. Durch Reduktion der Reflektion beschleunigt die Kryoflora die Schmelzrate ihres Lebensraumes, was wiederum in großem Maßstab einen Anstieg des Meeresspiegels begünstigt. Die Klimaerwärmung gefährdet Populationen in niederen Gebirgen aufgrund mangelnden Schneefalls. Die Erforschung von Schnee- und Eisalgen erfolgt nicht nur zum Verständnis von Lebensabläufen unter Extrembedingungen, sondern auch aufgrund in hoher Konzentration vorkommender, kommerziell verwertbarer Inhaltsstoffe. Verbindungen wie mehrfach ungesättigte Fettsäuren, Pigmente, Polyphenole, Antioxidantien oder Zucker-Alkohole spielen eine wichtige Rolle für das Überleben. Generell sind die biochemischen Strategien dieser Algen immer noch schlecht untersucht. Zudem ist die Wissenslage über die geografische Verteilung beschränkt, und die wahre Biodiversität ist unklar.

Dieses Projekt hat zwei Fragestellungen. Erstens wollen wir geografische Unterschiede in der Biodiversität arktischer und alpiner Lebensgemeinschaften verstehen. Unter Anwendung von „high throughput" Sequenzierungen mit Feldproben wird die Struktur der natürlichen Schneegesellschaft erstmals in einem alpin-polaren Vergleich untersucht. Die molekularen Ergebnisse werden zudem mit den physikalisch-chemischen Schneeparametern korreliert. Zweitens wollen wir verstehen, wie sich das Metabolom von Schnee- und Eisalgen in Bezug auf Umweltstress ändert: Populationen in alpinen Schnee werden vor und nach deren Umwandlung von grünen Flagellaten unterhalb der Oberfläche zu exponierten roten Sporen verglichen. Zusätzlich wollen wir die Strategie von Eisalgen aufklären, welche auf alpinen und polaren Gletscheroberflächen vorkommen. Diese abgeleiteten Grünalgen, welche verwandtschaftlich den Landpflanzen näher stehen, teilen sich während der ganzen Saison und bleiben somit im Gegensatz zu den meist sporenbildenden Schneealgen stets vegetativ.

Alle Messungen werden sowohl mit Feldmaterial als auch mit Laborkulturen unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt. Die metabolomischen Methoden inkludieren Gaschormotographie und Massenspektrometrie, um die durch Inhaltsstoffe etablierten Strategien aufzuklären. Dazu gehört auch die Suche und Charakterisierung neuer „Anti-Stress" Metaboliten wie Osmolyte, Schutzpigmente oder Antioxidantien. Diese natürlichen Verbindungen sind von generellem Interesse, etwa in Bezug auf Gesundheit (z.B. für Hautschutz) oder als Nahrungsergänzung.


2018
D. Remias, L. Procházková, L. Nedbalová, C. Nicoletti, J. Raymond - Kremastochrysis sp. DR75b (Chrysophyceae) isolated from alpine snow: physiological and biochemical characterization - 17th Scientific Conference of the Phycology Section (DBG), Berchtesgaden, Deutschland, 2018, pp. 74 mehr
2018
L. Procházková, D. Remias, A. Holzinger, T. Řezanka, L. Nedbalová - Ecophysiological and morphological comparison of two populations of Chlainomonas sp. (Chlorophyta) causing red snow on ice-covered lakes in the High Tatras and Austrian Alps - EUROPEAN JOURNAL OF PHYCOLOGY, Vol. 53, No. 2, 2018,… mehr
2017
L. Procházková, D. Remias, T. Řezanka, L. Nedbalová - Chloromonas nivalis subsp. tatrae, subsp. nov. (Chlamydomonadales, Chlorophyta): re-examination of a snow alga from the High Tatra Mountains (Slovakia) - Fottea, Vol. 18, No. 1, 2017, pp. 1-18 mehr
2017
B. Tartarotti, F. Trattner, D. Remias, N. Saul, C. Steinberg, R. Sommaruga - Distribution and UV protection strategies of zooplankton in clear and glacier-fed alpine lakes - Scientific Reports, Vol. 7, No. 4487, 2017, pp. 14 mehr
2017
M. Stibal, J. Box, K. Cameron, P. Langen, M. Yallop, R. Mottram, A. Kahn, N. Molotch, N. Chrismas, F. Quaglia, D. Remias, C. Smeets, M. van den Broeke, J. Ryan, A. Hubbart, M. Tranter, D. van As, A. Ahlström - Algae Drive Enhanced Darkening of Bare Ice on the Greenland Ice Sheet - GEOPHYSICAL RESEARCH… mehr
2013
D. Remias, S. Jost, J. Boenigk, H. Wastian, C. Lütz - Hydrurus-related golden algae (Chrysophyceae) cause yellow snow in polar summer snowfields - Phycological Research, 2013, pp. 277-285 mehr
  • Universität Innsbruck
  • Charles University in Prague