Ausgewählte Fragestellungen im Bereich der Boden-, Rhizosphären- und Phyllosphärenmikrobiologie können gezielt adressiert werden durch Studien an Modellorganismen. Eine funktionelle Gruppe, die in all diesen Lebensräumen vorkommt, sind methylotrophe Bakterien. Diese sind charakterisiert durch ihre Fähigkeit von organischen Kohlenstoffen leben zu können, welche keine C-C Bindungen enthalten. Dazu zählen beispielsweise Methanol oder Methan. Methylotrophe Mikroorganismen sind weit verbreitet in der Natur, sie kommen unter anderen in Böden, aquatischen Ökosystemen, der Luft oder auch in Sedimenten vor. Bemerkenswert ist ihre Assoziation mit Pflanzen. Insbesondere Vertreter der Gattung Methylobacterium werden in der Phyllosphäre aller Landpflanzen gefunden. Die Charakteristika der Vertreter dieser Gattung sind der methylotrophe Lebensstil sowie die pink farbige Pigmentierung (Abbildung 4). Es erscheint naheliegend, dass die erfolgreiche Kolonisierung dieser Bakterien mit der Fähigkeit zusammenhängt, Methanol zu verwerten, welches als Abfallprodukt von Pflanzen in geringen Mengen in die Atmosphäre abgegeben wird. Aufgrund der weiten Verbreitung der Methylobakterien auf allen Pflanzenarten stellt dieser Organismus ein geeignetes Modell dar, um Kolonisierungsstrategien und Anpassungsmechanismen für das Leben in der Phyllosphäre zu studieren.

Eine spezielle Gruppe innerhalb der methylotrophen Bakterien sind methanotrophe Bakterien, die sich dadurch auszeichnen, Methan als Kohlenstoff- und Energiequelle zu verwerten. Methanotrophe Bakterien repräsentieren die einzige biologische Senke für das klimarelevante Gas Methan und sind von wesentlicher Bedeutung im globalen Methanhaushalt. Sie werden häufig an oxisch/anoxischen Grenzschichten gefunden, beispielsweise in der Reisrhizosphäre, wenn dieser unter gefluteten Bedingungen angebaut wird. Dort setzen die methanotrophen Bakterien einen bedeutenden Teil des im Boden entstehenden Methans direkt wieder um, bevor es die Atmosphäre erreicht. Neben den gut bekannten Gattungen methanotropher Bakterien existieren zahlreiche bisher nicht kultivierte Gruppen, denen in verschiedenen Ökosystemen eine zentrale Bedeutung zukommt (Abbildung 5). Es ist unser Ziel, mehr über die Identität, Physiologie und Verbreitung der kultivierten und der bisher nicht kultivierten methanotrophen Bakterien im Boden und der Rhizosphäre zu erhalten.