Einfluss der Landnutzung auf die funktionelle Rolle von Pilzen der Phyllosphäre beim Streuabbau

• Antragsteller: Professor Dr. Dominik Begerow; Privatdozent Dr. Derek Persoh
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252027963

Die Rotbuche (Fagus sylvatica) ist einer der bedeutendsten und best-untersuchten Bäume in Mitteleuropa. Wie alle Bäume beherbergt sie eine hochdiverse endophytische Pilzgemeinschaft, deren Struktur aufgrund der zahlreichen Einflussfaktoren bislang kaum verstanden ist. Noch weniger ist über ihre Bedeutung für Ökosystemprozesse wie Kohlen- und Stickstoffkreislauf bekannt. Aktuelle Studien zeigen zumindest, dass ein wesentlicher Teil der endophytischen Pilze auch in der Laubstreu vorkommt und die enzymatische Ausstattung besitzt dieses abzubauen.Wir wollen biogeographische und saisonale Muster endophytischer Pilzgemeinschaften in Buchenblättern in Abhängigkeit von Landnutzung erforschen, ihre Rolle beim Streuabbau beleuchten und die Lebenszyklen jener Pilze aufklären, die sowohl lebende als auch abgestorbene Blätter besiedeln. Unter der Annahme, dass Pflegemaßnahmen widerstandsfähige Buchen fördern, wollen wir prüfen ob forstwirtschaftliche Eingriffe den Anteil von endophytischen Pilzen erhöhen die an ihren Wirt bzw. ihr Habitat besonders angepasst sind. Weiterhin soll geklärt werden, ob diese Pilze verstärkt zum Nährstoffkreislauf beitragen, da sie Laubstreu effizienter abbauen als weniger angepasste Arten.Das Design der Biodiversitäts-Exploratorien eignet sich hervorragend um derartig komplexe Zusammenhänge aufzuzeigen, da Kooperationspartner viele Umweltparameter detailliert erfassen. Unsere umfassenden physiologischen und biochemischen Analysen der Blätter sollen weitere Einflussfaktoren erfassen, wodurch eine optimale Basis zur Interpretation der molekularen Daten gegeben ist. Next Generation Sequencing (NGS) von Markergenen in RNA und DNA-Extrakten soll saisonale Änderungen und Aktivitätsprofile der endophytischen und Blattstreu abbauenden Pilzgesellschaften auf dem Hintergrund der durch das Exploratorien Design repräsentierten regionalen, Umwelt- und Landnutzungsgradienten aufzeigen.Mittels NGS werden Metatranskriptome in der Blattstreu sequenziert, um die für den Streuabbau relevanten Gene zu erfassen die Pilzen exprimiert werden. Die zugrundeliegenden Prozesse und ausschlaggebenden Faktoren werden in Laborexperimenten genauer untersucht. Hier soll insbesondere der Einfluss vom Temperatur und chemischer Zusammensetzung der Streu auf die Abbauprozesse ermittelt werden.Das Projekt wird eine immense Menge an molekularen Daten zur Charakterisierung der endophytischen und streuabbauenden Pilzgesellschaften in den Exploratorien liefern. Die metatranskriptomischen Daten werden wohl auch Muster aufzeigen und Hypothesen initiieren, die weit über die im Vorfeld formulierten Hypothesen hinausgehen, insbesondere wenn sie zur Modellierung von Stoffkreisläufen und organismischen Interaktionen herangezogen werden. Entsprechend wird der hypothesengetriebene Ansatz durch datengetriebene Forschung ergänzt werden, von der wir wesentliche Impulse für zukünftige prozessorientierte Ökosystemstudien; nicht nur innerhalb der Biodiversitäts-Exploratorien.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1374: Biodiversitäts-Exploratorien