TUMmesa: 8 Pflanzenwuchskammern mit Zubehör
Final Report Abstract
Die Klimakammeranlage TUMmesa (TUM Model Ecosystem Analyser) ist ein Großgerät, bestehend aus acht Phytotronen (begehbaren Klimakammern). Ein spezielles Merkmal von TUMmesa ist die Ausstattung mit einem LED-basierten Beleuchtungssystem, das flimmerfrei arbeitet und die unabhängige Regulierung verschiedener Wellenlängen im PAR-Bereich erlaubt (inkl. UV-A/B). Die geringe Wärmeentwicklung ermöglicht eine reduzierte Ventilation und entsprechend geringe Vibration sowie Wind- und Geräuschentwicklungen. Verschiedene ökologische Szenarien können experimentell eingerichtet werden, z.B. mit erhöhten Kohlendioxid- und Ozon-Regimen, um den Klimawandel zu simulieren. Die Organismengemeinschaften können in separat im Bodenraum klimatisierbaren Pflanzencontainern etabliert werden, die mit ihren Druckaufnehmern und Bewässerungsvorrichtungen als Wägelysimeter präzise Quantifizierung ökosystemarer Prozesse erlauben. Stoffflussanalysen sind durch online-Analytik stabiler Isotope (12/13C, 14/15N, 16/18O, H/D) und Markierung des Luftraums individuen- und systembezogen möglich. Ein Testexperiment zeigte, dass in den Kammern homogene Bedingungen herrschen. Bisher durchgeführte Experimente nutzten die Möglichkeiten von TUMmesa, stärkere Lichtbedingungen als in herkömmlichen Kammern zu generieren, den Gehalt von Ozon und Kohlendioxid zu manipulieren und zukünftige Klimaszenarien detailgetreu zu simulieren. So wurden etwa aus verschiedenen Linien wassersparender Pflanzen unter dem Einfluss von Starklicht- und erhöhtem CO2-Luftgehalt Suppressormutanten von Pflanzen isoliert, die es nun erlauben, die mit der Wassereinsparung verbundenen molekularen Mechanismen zu untersuchen. In einem weiteren Experiment wurde gefunden, dass komplexe Wechselwirkungen zwischen Pflanzen, ihrem Mikrobiom, Regenwürmern im Boden und pflanzenfressenden Insekten durch Änderungen der Kohlendioxid- und Ozonkonzentration in der Luft beeinflusst werden. So erhöhte das Bodenbakterium Acidovorax radicis N35 das Pflanzenwachstum und reduzierte das Wachstum von Schadinsekten, und dieser Effekt war sogar noch größer unter höheren Ozon-Konzentrationen, aber kleiner unter höheren Kohlendioxidkonzentrationen. Die Ergebnisse sind relevant für die Nutzung von Biostimulantien in der Landwirtschaft. Weitere Experimente, die noch laufen, untersuchen u.a. den Einfluss der Ozonschädigung auf Waldbäume unter realistischen Klimawandelszenarien. Bei diesen Experimenten zeigen sich besonders deutlich die Eigenschaft von TUMmesa, zukünftige Klimaszenarien realistisch zu simulieren (mit einer stündlichen Auflösung der Klimawerte). Für alle bisher durchgeführten Experimente war es sehr wertvoll, dass sich die Klimabedingungen in der Anlage sehr genau einstellen lassen.
Publications
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Abscisic Acid Receptors and Coreceptors Modulate Plant Water Use Efficiency and Water Productivity. Plant Physiology, 180(2), 1066-1080.
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Kalde, Monika; Elliott, Liam; Ravikumar, Raksha; Rybak, Katarzyna; Altmann, Melina; Klaeger, Susan; Wiese, Christian; Abele, Miriam; Al, Benjamin; Kalbfuß, Nils; Qi, Xingyun; Steiner, Alexander; Meng, Chen; Zheng, Huanquan; Kuster, Bernhard; Falter‐Braun, Pascal; Ludwig, Christina; Moore, Ian & Assaad, Farhah F.
