Welche Auswirkungen haben Landnutzung und Klimawandel auf Boden-Virome und die Lebensweisen von Viren, und wie hängen die Virom-Zusammensetzung sowie die viralen Lebensweisen mit Nährstoffkreisläufen zusammen?

Während Böden hinsichtlich ihrer prokaryotischen und eukaryotischen Gemeinschaften sowie ihrer Ökologie bereits umfassend untersucht wurden, hinkt die Forschung zur Virusökologie hinterher. Böden beherbergen eine große Anzahl von Viren; es ist jedoch noch unklar, wie diese – durch Virus-Wirt-Interaktionen innerhalb mikrobieller Bodengemeinschaften – mit den biogeochemischen Kreisläufen von Bodenökosystemen verknüpft sind. Am UFZ arbeite ich im Projekt LuCliVir, einem iDiv-Flexpool-Projekt. Wir nutzen die „Global Change Experimental Facility“ (GCEF) des UFZ, um zu untersuchen, ob kombinierte Veränderungen bei Landnutzung, Nährstoffverfügbarkeit und Klima die Virusvielfalt und die Virus-Wirt-Interaktionen im Boden beeinflussen und wie Viren die genetische Landschaft prägen sowie mit Nährstoffkreisläufen im Boden interagieren. Auf der Grundlage meiner Expertise in ökologischer Theorie und mikrobieller Bioinformatik möchte ich die Rolle von Bodenviren bei Nährstoffkreisläufen aufklären.

Dazu konzentriert sich meine Forschung auf folgende Aspekte:
- Wie unterschiedliche Intensitäten der Landnutzung die Virusgemeinschaften und deren Vielfalt im Boden prägen.
- Einbeziehung von Lebenszyklusstrategien (z. B. Generalist-Spezialist-Dichotomien) bei Viren und ihren Wirten, um zu verstehen, wie diese Merkmale mit der Bodengesundheit zusammenhängen.
- Zusammenhang zwischen viralen Zusatzgenen (Auxiliary Metabolic Genes) und Veränderungen der Kohlenstoff- und Stickstoffkonzentrationen im Boden.

Neben meiner Haupttätigkeit am UFZ/iDiv interessiere ich mich zudem für folgende Fragen:
a) Wie fördern Mikroben die Pflanzengesundheit unter Stressbedingungen, und wie interagieren sie in der Rhizosphäre?
b) Warum ist es von Bedeutung, ob eine Mikrobe ein Generalist, ein Räuber oder ein r-Stratege ist?

Mikroben sind entscheidend für die Gesundheit von Pflanzen und Böden. Dennoch beschränkt sich unser Verständnis ihrer Rolle bei Ökosystemfunktionen – wie der Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit, der Widerstandsfähigkeit von Nutzpflanzen und dem Nährstoffrecycling – meist auf die Taxonomie und gelegentlich auf das funktionelle Potenzial. Zudem konzentrieren sich die meisten Studien auf bestimmte mikrobielle Gruppen wie Bakterien und Pilze. Oft werden Mikroben anhand allgemeiner Dichotomien klassifiziert, die Aufschluss über ihre Rolle in Ökosystemen geben (z. B. Beute/Räuber, Generalist/Spezialist, K-/r-Strategen).

Ein weiteres Forschungsziel besteht darin, die Rolle mikrobieller Interaktionen und Lebenszyklusmerkmale für Ökosystemfunktionen zu verstehen. In mein Forschungsprogramm habe ich verschiedene Ansätze integriert – darunter Feldprobenahmen, Laborexperimente im kleinen Maßstab, fortgeschrittene Datenanalyse, mikrobielle Bioinformatik sowie statistische Modellierung –, um zu untersuchen, wie bestimmte Viren und Merkmale des mikrobiellen Lebenszyklus die Gesundheit von Boden und Pflanzen beeinflussen.

Zu meinen weiteren Forschungsinteressen zählen:

- die Zusammensetzung von Gemeinschaften pflanzen- und bodenassoziierter Mikroorganismen unter verschiedenen Bedingungen der Landnutzungsintensität oder des Pflanzenbaumanagements
- den Einfluss unterschiedlicher Landnutzungsintensitäten auf Virussgemeinschaften im Boden
- die Einbeziehung von Lebensstrategien (z. B. Generalisten-Spezialisten-Dichotomien), um zu verstehen, wie diese Merkmale bestimmen, auf welche Weise mikrobielle Gemeinschaften die Boden- und Pflanzengesundheit prägen
- die Rolle von Mikroorganismen bei der Abmilderung von Trockenstress bei Nutzpflanzen

Zusätzlich arbeite ich an folgenden Themen mit:
- vergleichende Genomik bekannter Pflanzenpathogene
- Analyse von Datensätzen zum Vorkommen von Antibiotikaresistenzen unter verschiedenen Bedingungen der Abfall- und Abwasserbewirtschaftung
- Analyse von Boden-Metagenomen aus Subsahara-Afrika

Finden Sie meine aktualisierten Publikationen auf meiner Google Scholar-Seite.