> Research > Programs and projects

Role of cyanobacteria in present day biogeochemical cycling
Project leader: Prof. dr. L. J. Stal
Researcher(s): Dr. J. Compaore
Starting date: 1-feb-06

Abstract
De fixatie van N2 is, na fotosynthetische CO2 fixatie, het belangrijkste biogeochemische proces op aarde. Cyanobacteriën zijn de enige zuurstofproducerende fototrofe organismen die zowel CO2 als N2 fixeren en vervullen daarmee een belangrijke rol in de huidige biogeochemische cycli maar ook in die uit het verleden. Echter, het is ook onduidelijk wat de rol van cyanobacteriën in het verleden is geweest en hoe belangrijk hun aandeel was in de primaire productie. In het heden vindt ongeveer 50% van de globale N2 fixatie plaats in het pelagiaal van de (sub)tropische oceanen. Tot voor kort werd aangenomen dat de draadvormige cyanobacterie Trichodesmium hiervoor vrijwel alleen verantwoordelijk is, maar recentelijk is duidelijk geworden dat er ook ééncellige N2-fixerende soorten voorkomen, terwijl ook de bijdrage van de heterocysten-vormende soort Richelia intracellularis, die als symbiont in kiezelwieren leeft, onbekend is. Het enzym dat verantwoordelijk is voor de N2 fixatie, nitrogenase, wordt irreversibel geïnactiveerd door O2. Niet alle cyanobacteriën kunnen N2 fixeren, maar de soorten die dit wel kunnen hebben verschillende strategieën ontwikkeld om nitrogenase tegen zuurstof te beschermen. In dit project zullen wij in samenwerking met het NIOZ (project 2) cyanobacteriën uit onze eigen collectie (Culture Collection Yerseke, CCY), uit andere collecties, en nieuw te isoleren soorten onderzoeken op specifieke biomarkermoleculen en op de isotopische fractionatie ten opzichte van CO2 en N2, onder een set van relevante kweekcondities. N2 fixatie zal worden gemeten en gekarakteriseerd in natuurlijke watermonsters welke zullen worden geanalyseerd met behulp van moleculair biologische en geochemische technieken. Deze gegevens zullen door project 2 gebruikt worden voor het analyseren van sedimentkernen van verschillende ouderdom. Hiermee zal de rol van N2-fixerende cyanobacteriën in vroege ecosystemen worden opgehelderd.

Publications
Bauersachs, T., Compaore, J., Hopmans, E.C., Stal, L.J., Schouten, S., Sinninghe Damsté, J.S. (2009). Distribution of heterocyst glycolipids in cyanobacteria. Phytochemistry70 (17-18): 2034-2039.
Darwin Center authors: Bauersachs T., Compaore J., Hopmans E. C., Schouten S., Sinninghe Damsté J. S., Stal L. J.

Bauersachs, T, Schouten, S., Compaore, J., Wollenzien, U., Stal, L.J., Sinninghe Damsté, J.S. (2009). Nitrogen isotopic fractionation associated with growth on dinitrogen gas and nitrate by cyanobacteria. Limnology and Oceanography54 (4): 1403-1411.
Darwin Center authors: Bauersachs T., Compaore J., Schouten S., Sinninghe Damsté J. S., Stal L. J.

Justine Compaoré and Lucas J. Stal (2010). Oxygen and the light–dark cycle of nitrogenase activity in two unicellular cyanobacteria. Environmental Microbiology12(1): 54-62.
Darwin Center authors: Compaore J., Stal L. J.

Justine Compaore (2010). O2 and temperature relations of N2 fixation in Cyanobacteria. In the daily life of Cyanobacteria.
Darwin Center authors: Compaore J.

T. BAUERSACHS, J. COMPAORE, I. SEVERIN, E. C. HOPMANS, S. SCHOUTEN, L. J. STAL AND J. S. SINNINGHE DAMSTE (2011). Diazotrophic microbial community of coastal microbial mats of the southern North Sea. Geobiology9: 349-359.
Darwin Center authors: Bauersachs T., Compaore J., Hopmans E. C., Schouten S., Sinninghe Damsté J. S., Stal L. J.