Bodenmikroorganismen liefern die Grundlage für die Nutzung von Agrarböden, indem sie Nährstoffe speichern, Pflanzenschutzmittel abbauen und das Pflanzenwachstum fördern. In komplexen Lebensgemeinschaften aus Bakterien, Archaeen, Pilzen, Protozoen und Viren, die man gemeinschaftlich auch als Bodenmikrobiom bezeichnet, unterstützen sie die Bodenstruktur und erhalten Stoffkreisläufe von Kohlenstoff, Stickstoff und anderen Elementen.

Doch das Bodenmikrobiom ist auch empfindlich und kann sich verändern, z. B. durch neue Anbaukulturen oder den Klimawandel. Was bedeutet das für die mikrobiellen Dienstleistungen, auf die wir nicht verzichten dürfen? Um diese Frage zu beantworten, muss man die Bodenmikrobiome in ihrer Vielfalt und Veränderlichkeit kennen. Dies gelingt heute mit neuen hocheffizienten Analysen des Mikrobiom-Erbguts (DNA), das man aus Böden extrahieren und mit Hilfe hocheffizienter DNA-Sequenzierungsverfahren und Bioinformatik charakterisieren kann.

Im MonViA Projekt entwickeln wir Methoden zur Bodenmikrobiom-Analyse mit der sich auf großer Skala (z. B. für Deutschland) der Status und die Veränderungen von Bodenmikrobiomen erfassen lassen, um in Zukunft Veränderungen durch den Klimawandel, oder eine veränderte Landwirtschaft, erfassen zu können.

Erste Ergebnisse zeigen:

• Aus Boden-DNA lassen sich die komplexen Lebensgemeinschaften aus Bakterien, Archaeen, Pilze und Protisten in ihrer Vielfalt zuverlässig nachweisen.
• Mikrobiome weisen in Abhängigkeit der Fruchtfolgen und Jahreszeiten Schwankungen in ihrer Vielfalt und Häufigkeit auf, wobei Bakterien weniger empfindlich reagieren als Pilze.
• Regenwürmer verändern durch ihre Fraß-Aktivität über einen Zeitraum von Monaten die Zusammensetzung der Mikrobiome.
• Auch durch die Nutzung bereits archivierter Bodenproben aus der vergangenen Zeit, wie z. B. der ersten deutschlandweiten Bodenzustandserhebung Landwirtschaft (BZE-LW), lassen sich Rückschlüsse auf die Vielfalt von Bodenmikrobiome gewinnen.