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Projekt
Die Rolle von biotischen Interaktionen für phänotypische und genotypische Variation in Metallhyperakkumulation und - hypertoleranz bei zwei Modellarten der Brassicaceae
Antragstellerin
Professorin Dr. Katja Tielbörger
Fachliche Zuordnung
Pflanzenphysiologie
Förderung
Förderung von 2011 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 197737201
Metallhyperakkumulation und Metallhypertoleranz (mh) sind in vielen Brassicaceen zu finden. Jedoch sind weder die ökologischen Konsequenzen noch die Rolle von ökologischen Interaktionen für natürliche Variation in diesen Eigenschaften untersucht. Hier konzentrieren wir uns auf zwei genetische Modellarten (Arabidopsis halleri, Noccaea caerulescens), um die Ursachen und Auswirkungen von natürlicher Variation in diesen Eigenschaften zu studieren. Unser Hauptaugenmerk liegt dabei auf negativen und positiven Interaktionen zwischen Pflanzen. Für unsere Zwecke kombinieren wir Feld- und Gewächshausexperimente, modernste molekulare Methoden, quantitative Genetik und experimentelle Ansätze der Gemeinschaftsökologie. In Phase 1 haben wir die Hypothese untersucht, dass ein trade-off zwischen Konkurrenzfähigkeit und Stresstoleranz in diesem System besteht, welcher nicht nur die Leistung individueller Pflanzen beeinflusst sondern auch das Ausmaß an genetischer und phänotypischer Variation. Wir nahmen an, dass positive Interaktionen in Pflanzenpopulationen und -gemeinschaften die Koexistenz von verschiedenen Genotypen ermöglicht, vor allem unter stressreichen Bedingungen, d.h. auf Böden mit hoher Schwermetallbelastung. Unsere vorläufigen Feldergebnisse und Konkurrenzexperimente liefern eine erste Bestätigung dieser Hypothese. In Phase 2 werden wir unsere Anstrengungen erweitern, und die gesamte Palette positiver und negativer Interaktionen in unseren Modellarten einzuschließen. Genauer gesagt beabsichtigen wir, die potentiell unterschiedlichen Auswirkungen von mh auf pflanzliche Interaktionen unter verschiedenen Umweltbedingungen zu testen, nämlich für positive Interaktionen durch Phytoremediation vs. für Allelopathie durch Anreicherung im pflanzlichen Gewebe. Zusätzlich planen wir, neue Aspekte von kooperativen Interaktionen in A. halleri zu adressieren, weil dessen Klonalität sehr wahrscheinlich eine Rolle für mh spielt. Wir werden diesen Untersuchungen Arbeiten an der zweiten nicht-klonalen Modellart gegenüberstellen. Weiterhin werden wir Interaktionen mit Herbivoren in die Untersuchungen mit einschließen und deren Potential testen, mh Ausprägung in klonalen vs. nicht-klonalen Pflanzen zu beeinflussen. Schließlich werden wir Werte für die Heritabiliät von mh in N. caerulescens erhalten. Unsere Gesamtergebnisse aus beiden Phasen werden uns befähigen, die Rolle von phänotypischer und genotypischer Variation in mh für biotische Interaktionen in natürlichen Habitaten zu evaluieren und umgekehrt, die Bedeutung dieser Interaktionen für die intra- und interspezifische Variabiliät in Metallhyperakkumulation und -toleranz zu erfassen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Internationaler Bezug
Österreich
