Hintergrund und Zielsetzung

Die N₂O-Bildung durch Pilze bzw. Bakterien wurde in Versuchen mit spezifischer Hemmung dieser Organismengruppen nachgewiesen (substrate induced respiration inhibition method, SIRIN). Kürzlich wurde vorgeschlagen, die ¹⁵N-Positionspräferenz (SP = Differenz der ¹⁵N Häufigkeiten der zentralen und peripheren N-Position im linearen N₂O-Molekül) als neue Messgröße zu verwenden. Mit ihr wäre zu quantifizieren, welchen Anteil der N₂O-Emission Pilze verursachen. Beide Methoden haben eine Reihe von Unsicherheiten. Die Notwendigkeit einer anaeroben Inkubation, Glukosezugabe und das Auftreten der N₂O-Reduktion schränken die Übertragbarkeit der Ergebnisse des SIRIN-Ansatzes ein. SP-Signaturen der verschiedenen Quellprozesse basieren auf Versuchen in Reinkulturen. Bisher wurde noch nicht geprüft, ob sie auf mikrobielle Gemeinschaften in Böden übertragbar sind. Die für die Bildung der NO-Reduktase der Pilze (P450nor) verantwortlichen Gene könnten geeignete molekulare Marker sein, um die Diversität und Abundanz derjenigen Pilzen in Böden zu bestimmen, die das genetische Potential zur Denitrifikation haben. Dann könnte es zweckmäßig sein, die P450nor-Genexpression zu analysieren, um mit ihrer Hilfe die Ergebnisse des Isotopenansatzes (SP) sowie des SIRIN-Ansatzes zu überprüfen.  Ziel unseres Vorhabens ist, Verfahren zur Quantifizierung pilzlicher und bakterieller N₂O-Bildung zu prüfen und zu verbessern, PCR-basierte Methoden zur Analyse der P450nor-Genexpression als weiteren methodischen Ansatz zu entwickeln und die Methoden zu vergleichen. Wir wollen die Bedeutung und die Regelung der N₂O-Emission durch Bodenpilze analysieren.

Zielgruppe

Wissenschaft, Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft, Fachöffentlichkeit und Interessenverbände der Landwirtschaft und des Umweltschutzes

Vorgehensweise

Das Arbeitsprogramm beinhaltet die Inkubation von Pilz- und Bakterienreinkulturen, um die SP-Signaturen von innerhalb dieser Kulturen gebildetem N₂O  zu bestimmen. Sterilisierte Böden inokulieren wir mit Reinkulturen und mit extrahierten Gemeinschaften und inkubieren sie anschließend, um damit die Konstanz von spezifischen SP-Signaturen unter Bodenbedingungen zu untersuchen. Wir entwickeln eine PCR-basierte Methode, um die Genexpression der denitrifizierenden Pilze auf Basis der P450nor zu bestimmen. Damit  erhalten wir einen unabhängigen Schätzer für die N₂O-Produktion durch Pilze. SIRIN wollen wir im Hinblick auf die Bestimmung von SP der N2O-Produktion von Pilz- und Bakteriendenitrifizierern intakter Bodengemeinschaften evaluieren und optimieren. Schließlich setzen wir alle drei Methoden parallel ein, um den Isotopenansatz (SP) zu prüfen und zu bewerten.