När kapten James Cook och botanikern Sir Joseph Banks navigerade Australiens stora barriärrev (GBR) på 1770-talet beskrev de blomningar av "havssågspån" som vi nu vet är cyanobakterien Trichodesmium. Liknande, under 2014, en UTS-ledd forskningsresa hittade arten i överflöd, men med fördelen av nya molekylärbiologiska tekniker kunde de också identifiera andra viktiga arter av bakterier som kunde hjälpa till att lösa ett vetenskapligt pussel.

Paradoxalt, även om korallrev i allmänhet är områden med hög biologisk produktivitet, de omgivande marina vattnen är ofta låga i näringsämnen, särskilt kväve. Ett sätt att stödja höga nivåer av biologisk produktivitet är genom aktiviteten hos en specialiserad grupp av mikroorganismer. Kvävefixerande bakterier omvandlar kvävgaser, som är rikliga men otillgängliga för de flesta organismer, i väsentliga biotillgängliga former, så att kvävet kan införlivas i näringsväven. Kvävefixering är därför en av de viktigaste biokemiska processerna på jorden.

Forskargruppen, ledd av forskare från Climate Change Cluster (C3) vid UTS, tillsammans med medarbetare från UNSW och Australian Institute of Marine Science, genomförde en studie över vatten som spänner över 10 olika platser inom GBR. Resultatet av undersökningen, publicerade i Frontiers for Microbiology ger det första kvantitativa beviset för den potentiella ekosystemnivåns betydelse av kvävefixering i GBR-vatten.

Huvudförfattaren Dr Lauren Messer förklarar att studien är viktig eftersom GBR till stor del är en kvävebegränsad, lågt näringssystem, särskilt under den tropiska torrperioden (austral vinter) då forskningen genomfördes.

"Kvävefixering av marina bakterier kan lindra kvävebegränsningar inom detta viktiga ekosystem genom att introducera nytt kväve i vattenpelaren. Detta nya kväve kommer sedan att vara tillgängligt för att stödja tillväxten och produktionen av växtplankton i regionen under tider av kvävestress, " hon säger.

Dr Messer, som genomförde studien som en del av hennes doktorandkandidatur i UTS Climate Change Cluster Ocean Microbes and Healthy Oceans forskningsprogram sa att detta var färsk information för GBR och antyder en större potential för dikvävefixering i regionen.

"På grund av de molekylära tekniker vi nu har tillgängliga kan vi rikta in oss på de bakteriegener som är ansvariga för att underlätta kvävefixering och detta gör att vi kan identifiera "vem" som är kapabel till denna process. Vi kan också avgöra om de är aktiva eller inte, " hon säger.

Dr Messers doktorandhandledare och ledare för forskningsprogrammet Ocean Microbes and Healthy Oceans, Docent Justin Seymour, sade att resultaten kan informera framtida forskningsinsatser för att införliva aktiviteten hos olika dinitrogenfixerande bakterier i marin kvävebudget för GBR.

"Laurens forskning har framgångsrikt förenat en svit av sofistikerade tillvägagångssätt för att leverera oöverträffade nya insikter i de biologiska och kemiska processer som underbygger funktionen hos ett av planetens viktigaste och mest hotade marina ekosystem, " han säger.