Gaschromatographie-Massenspektrometrie-basierte gezielte Metabolomik von Hartkorallenproben

Wie jeder Organismus sind auch Korallen auf hervorragende Nahrung angewiesen, um zu wachsen und Riffe für Immunität und Fortpflanzung zu bauen und wechselnden Umweltbedingungen standzuhalten. Aber wir wissen nur sehr wenig über die optimale Ernährung von Korallen unter normalen oder sich ändernden Bedingungen und darüber, wie jedes Mitglied des Korallenholobionten zu diesem Ernährungszustand beiträgt. Korallen sind Holobionten, die aus dem Wirt und verschiedenen symbiotischen Mikroorganismen bestehen.

Dazu gehören Symbiodiniaceae, Protisten, Bakterien, Viren und Pilze. Die Fitness des Holobionten hängt von den metabolischen Wechselwirkungen zwischen diesen Mitgliedern ab. Zum Beispiel liefern Symbiodiniaceae Photosynthese, um den Stoffwechsel des Wirts zu unterstützen und ihm zu helfen, sich an veränderte Bedingungen anzupassen.

Um diese wichtige Partnerschaft zu verstehen, müssen wir die chemische und metabolische Zusammensetzung jedes Partners separat untersuchen. Diese Ergebnisse zeigten, dass durch die Trennung von Wirts- und Symbiontenfraktionen für die Stoffwechselanalyse mehr Informationen gewonnen werden können. Die Entscheidung, einzelne Fraktionen im Vergleich zum Holobionten zu analysieren, wird jedoch letztlich von der Forschungsfrage bestimmt.

In Fällen, in denen eine Analyse des Holobionten vorzuziehen ist, haben wir eine Methodik für die Extraktion von Holobiont-Metaboliten und Vorschläge bereitgestellt, um während der Analyse so viele Informationen wie möglich zu erhalten. Die in dieser Studie verwendeten Methoden eröffnen neue Wege für die Forschung. Dazu gehören die Aufdeckung potenzieller Biomarker, die Identifizierung wichtiger Metaboliten in bestimmten Lebensphasen oder Stressbedingungen, das Verständnis der Vorteile der Assoziation mit bestimmten Spezies und die Erforschung von Interaktionen innerhalb des Holobionten.

Zukünftige Forschungen werden sich auf die Anwendung der hier etablierten Protokolle auf verschiedene Forschungsbereiche konzentrieren, einschließlich des Nachweises von Biomarkern mit Anwendungen in der Erhaltung und Wiederherstellung von Korallenriffen. Diese Methodik kann auch dort angewendet werden, wo die Trennung von Fraktionen für andere physiologische Messungen nicht möglich ist. Zum Beispiel bei der Analyse flüchtiger Metabolitenemissionen aus Korallenkolonien.