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GRK 1798:  Signalling at the Plant-Soil Interface

Subject Area Agriculture, Forestry and Veterinary Medicine
Term from 2013 to 2018
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 197048041
 
Final Report Year 2018

Final Report Abstract

Der Boden ist ein hochkomplexer Signalraum, in dem Pflanzenwurzeln mit symbiontischen und pathogenen Mikroorganismen ("biotische Signale") und mit der wechselnden Verfügbarkeit von Nährstoffen ("abiotische Signale") konfrontiert sind. Gleichzeitig beeinflussen Interaktionen im Boden die Physiologie der Pflanze und hängen auch von ihr ab, so z.B. von der Photosynthese zur Energieversorgung. Im interdisziplinären GRK 1798 "Signaling at the Plant-Soil Interface" wurden als zentrale Forschungsidee die Signalprozesse an der Schnittstelle von Pflanzenwurzeln und Böden in 29 Dissertations- und 2 Postdoc-Projekten bearbeitet. Unser Forschungskonzept beruhte hierbei auf der engen Verzahnung von Expertisen in Pflanzengenetik, Pflanzengenomik, Pflanzenbiotechnologie, Pflanzenernährung, Gartenbauwissenschaften, Mikrobiologie und Bodenkunde. Generell konnten wir durch die interdisziplinäre Bearbeitung unserer zentralen Forschungsidee neue Erkenntnisse insbesondere zu der Frage gewinnen, wie biotische und abiotische Signale des Bodenraums in Pflanzenwurzeln verarbeitet werden und in welcher Beziehung die dortige Signalwahrnehmung zur Physiologie der Pflanze steht. Ein Schwerpunkt unserer Forschung war die arbuskuläre Mykorrhiza (AM)-Symbiose zwischen Wurzeln und Pilzen, die vor allem zur verbesserten Versorgung der Pflanze mit Phosphat führt. Hier wurden von uns neue Regulatoren der pilzlichen Wurzelbesiedlung identifiziert und erste Erkenntnisse zur beobachteten Steigerung der Photosyntheseleistung in der AM erzielt. Diese Ergebnisse wurden verbunden mit der Aufklärung von Mechanismen des Kohlenstoff-Nährstoffhandels in AM-Symbiosen und den Konsequenzen für eine Kohlenstofffestlegung in Böden. Der Nährstoff Phosphat spielte auch eine Rolle für die Identifizierung molekularer Mechanismen des Phosphatmangel-induzierten Wurzelhaarwachstums. Von besonderer Relevanz für die Schnittstelle von Wurzeln und Böden ist neben der Interaktion mit pilzlichen Symbionten die Wechselwirkung mit pflanzenwuchsfördernden Bodenbakterien. Hier konnten neben dem verbesserten Verständnis des Energiestoffwechsels und der Biochemie stickstoff-fixierender Knöllchen Einblicke in die Bedeutung der Proteintranslokation über Membranen für die Reifung von organischen Molekülen gefunden werden, die wichtig für die Versorgung von Pflanzen mit Eisen sind. Neben den Pflanzenwuchs fördernden bzw. endosymbiontischen Mikroorganismen sind Pflanzen im Boden auch mit Pathogenen konfrontiert. Hier konnten sowohl neue Erkenntnissen zur Pathogenese des Kartoffelkrebses als auch Einflüsse des Bodenraums auf die Abwehr von Blattpathogenen identifiziert werden. Im Boden selbst gibt es für den Pflanzenbau bisher unverstandene Schadprozesse, z.B. die Nachbaukrankheit bei Äpfeln. In hierzu durchgeführten Arbeiten konnten erstmals konkrete Hinweise auf die Bedeutung von abiotischen Signalstoffen gefunden werden. Im Qualifizierungsprogramm haben die Betreuerteams in Kooperation mit Angeboten der Graduiertenschule GRANAT Wert auf eine Anleitung zu eigenständiger Publikationstätigkeit gelegt, um die internationale Sichtbarkeit unserer Forschungsergebnisse sicherzustellen und den Kollegiatinnen und Kollegiaten eine Perspektive in der Wissenschaft zu eröffnen. Neben der Vermittlung experimenteller Fertigkeiten in Kompaktkursen bildete die Ausbildung in Präsentations- und Schreibtechniken einen Schwerpunkt. Darüber hinaus wurden vom GRK 1798 jeweils vier Symposien und Promovierendenkonferenzen organisiert. Um künftigen Anforderungen an unsere Absolventen jenseits einer wissenschaftlichen Karriere Rechnung zu tragen, haben wir Angebote der zentralen Graduiertenakademie der Leibniz Universität Hannover sowie von GRANAT, der Graduiertenschule der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Leibniz Universität Hannover, in unser Qualifizierungsprogramm integriert.

Publications

 
 

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