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Using natural environmental gradients to decipher the adaptation of soil microbial communities to climate change (GRADCATCH)

English title Using natural environmental gradients to decipher the adaptation of soil microbial communities to climate change (GRADCATCH)
Applicant Frossard Aline
Number 193667
Funding scheme BiodivERsA
Research institution Swiss Federal Research Inst. WSL
Institution of higher education Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research - WSL
Main discipline Ecology
Start/End 01.04.2021 - 31.03.2024
Approved amount 431'240.00
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All Disciplines (3)

Discipline
Ecology
Molecular Biology
Experimental Microbiology

Keywords (7)

environmental gradients; carbon cycle; microbial functions; drought; soil; climate change; microbial communities

Lay Summary (French)

Lead
Le projet GRADCATCH utilise des gradients transcontinentaux d'aridité, de latitude et d'altitude à travers différent biomes pour étudier les effets du changement climatique sur les microorganismes du sol et leurs fonctions liées aux cycles du carbone et de l’azote. L'approche holistique utilisée, regroupant études de terrain et expériences en laboratoire, va fournir un jeu de données complet qui nous permettra de comprendre et de modéliser les adaptations et la sensibilité de la diversité et du fonctionnement microbiens des sols aux changements climatiques.
Lay summary

Le projet GRADCATCH utilise des gradients transcontinentaux d'aridité, de latitude et d'altitude pour étudier les effets du changement climatique sur les microorganismes du sol et leurs fonctions. Un large éventail de biomes, allant de l'extrême nord du Groenland aux sols hyper-arides d’Afrique du Sud, en passant par l'Europe tempérée et les zones alpines, est utilisé pour collecter des données sur la biodiversité microbienne et leurs fonctions liées aux cycles du carbone et de l’azote. Une approche holistique est utilisée pour étudier la diversité phylogénétique et fonctionnelle de tous les grands groupes de micro-organismes du sol, comme les bactéries, champignons et micro-eucaryotes. Des mesures in situ le long des gradients sélectionnés seront utilisées pour représenter l’adaptation de la diversité microbienne et de leurs fonctions aux climats à long terme. Ces mesures à long-termes seront comparées aux réponses des communautés microbiennes aux changements climatiques et météorologiques à court terme en déplaçant des carottes de sol le long des gradients et en les soumettant à des variations de la teneur en eau ou de la température du sol, au cours d'expériences contrôlées en laboratoire. Toutes ces mesures feront appel à un large éventail de techniques, notamment à la métatranscriptomique (i.e. études des ARN microbiens), en bioinformatique et en modélisation. L'ensemble complet de données nous permettra de comprendre et de modéliser les adaptations et la sensibilité de la diversité et du fonctionnement microbiens des sols aux changements climatiques. La quantité de données obtenues et nos efforts de modélisation bénéficieront à un large éventail de parties prenantes, notamment les décideurs politiques et le programme mondial en matière de biodiversité.

Direct link to Lay Summary Last update: 16.12.2020

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Project partner

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
193667 Using natural environmental gradients to decipher the adaptation of soil microbial communities to climate change (GRADCATCH) 01.04.2021 BiodivERsA

Abstract

GRADCATCH will use trans-continental gradients in aridity, latitude and altitude to investigate the responses of soil microorganisms and their functions to climate change and how these responses feedback on climate change. We will use a holistic approach investigating both the phylogenetic and functional diversity of all the major groups of soil microorganisms, bacteria, archaea, fungi and microeukaryotes; the so-called metaphenome. In a wide range of biomes ranging from northernmost Greenland through boreal and temperate Europe to arid soils in Spain and further to hyper-arid soils in South Africa, we will generate robust data on microbial cycling of soil carbon and nitrogen, including microbial production and consumption of the greenhouse gases CO2, CH4 and N2O. Measurements in situ along the selected gradients will be used to represent the long-term response of microbial diversity and function of different climates. The long-term responses will be compared to short-term microbial responses to changes in climate/weather by translocating soil cores along the gradients and by subjecting soil samples to changes in soil water content or temperature or both during controlled laboratory experiments. All these measurements will involve a wide range of techniques including state-of-the-art metatranscriptomic, bioinformatic and modelling tools. The comprehensive data set will enable us to understand and model the adaptations and susceptibility of soil microbial diversity and function to climate change, and, importantly, how these feedback on climate change. Further, we believe that the data and the gradients will enable us to identify soil microbial taxa and functions that are indicators of climate change. The proposed work is ambitious, yet feasible due to our complimentary expertise and carefully selected range of gradients. The sheer amount of data obtained, the potential indicators identified, and our modelling efforts will benefit a large range of stakeholders from small-scale farmers in arid regions and large-scale farmers in temperate regions to policy-makers and the global biodiversity agenda.
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