Prokaryoten im Unterboden – Hinweise auf eine starke räumliche Trennung verschiedener Phyla durch die Analyse von Ko-Vorkommen-Netzwerken

Mikrobielle Gemeinschaften im Boden bieten eine Vielzahl von Ökosystemdienstleistungen. Im kleinen Maßstab sind nährstoffreiche Hotspots im Boden, die aus den Aktivitäten von Tieren oder Pflanzen hervorgegangen sind, wichtige Treiber für die Zusammensetzung mikrobieler Gemeinschaften und deren funktionale Muster. Im Unterboden wurde jedoch die räumliche Heterogenität von Mikroben mit unterschiedlichen Lebensweisen bislang selten berücksichtigt. In dieser Studie wurde die phylogenetische Zusammensetzung des bakteriellen und archaealen Mikrobioms basierend auf der 16S rRNA-Gen-Pyrosequenzierung in den Bodenkompartimenten Oberboden, Drilosphäre und Rhizosphäre in Ober- und Unterboden eines landwirtschaftlichen Feldes untersucht. Mit Hilfe der Ko-Vorkommen-Netzwerkanalyse wurde die räumliche Trennung typischer oligotropher und kopiotropher Mikroben bewertet. Vier bakterielle Cluster wurden identifiziert und dem Oberboden, Unterboden, der Drilosphäre und der Rhizosphäre zugeordnet. Die bakteriellen Phyla Proteobacteria und Bacteroidetes, die hauptsächlich kopiotrophe Bakterien repräsentieren, waren hauptsächlich mit der Rhizosphäre und Drilosphäre sowohl im Ober- als auch im Unterboden assoziiert. Acidobacteria, Actinobacteria, Gemmatimonadetes, Planctomycetes und Verrucomicrobia, bakterielle Phyla, die viele oligotrophe Bakterien beherbergen, waren die zahlreichsten Gruppen im Bulk-Unterboden. Das bakterielle Kernmikrobiom in diesem Boden wurde auf 7,6 % der bakteriellen Sequenzierungsreads geschätzt, einschließlich sowohl oligotropher als auch kopiotropher Bakterien. Im Gegensatz dazu umfasst das archaeale Kernmikrobiom 56 % der gesamten archaealen Vielfalt. Damit prägt die räumliche Variabilität der Nährstoffqualität und -quantität stark die Zusammensetzung der bakteriellen Gemeinschaft und deren Interaktion im Unterboden, während Archaea aufgrund ihrer geringen Variabilität in den verschiedenen Bodenkompartimenten ein stabiles Rückgrat der Bodenprokaryoten bilden.