Einfluss von kontinuierlichem versus pulsfoermigem Stress auf Mykorrhiza-Nutzpflanze-Blattlaus-Interaktionen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Caroline Müller
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 365450363

Durch Klimawandel bedingt werden knappere Wasserverfuegbarkeit, erhoehte Temperaturen und laengere Trockenperioden vorhergesagt. Ungleichgewichte in der Wasserverfuegbarkeit fuehren zu Aenderungen in der Ressourcenallokation von Pflanzen und zu physiologischen Antworten wie Stomataschluss und verringerter Photosynthese. Dies wirkt sich auf die Biosynthese von Pflanzenmetaboliten aus, was widerum Konsequenzen auf Antagonisten hat, die von der Pflanzenqualitaet abhaengen. Die plant stress hypothesis postuliert beispielsweise, dass sich Blattlaeuse auf trockengestressten Pflanzen besser entwickeln. Darueber hinaus sind die meisten Pflanzen mit symbiontischen Pilzen assoziiert, mit denen sie eine arbuskulaere Mykorrhiza (AM) bilden, die u.a. Trockenstresseffekte reduzieren kann. Viele Studien haben bereits Effekte kontinuierlichen Trockenstresses auf das Wachstum, die Physiologie oder die Chemie von Pflanzen untersucht, dabei sind pulsfoermige Trockenstressereignisse viel realistischer. Kombinierte Effekte von Trockenstress und AM auf Blattlaeuse wurden ebenso kaum untersucht. In diesem Antrag soll daher der Einfluss unterschiedlicher Stressregime (pulsfoermig gestresst versus kontinuierlich gestresst versus gut gewaessert) auf morphologische, physiologische und chemische Antworten von Weizen mit und ohne AM und dessen Blattlausschaedlinge untersucht werden. Dazu werden Effekte der Stressregime und des AM-Status auf den Pflanzenwuchs und auf relative Veraenderungen im Hydrationsstatus vermessen. Blattlaeuse werden auf Pflanzen der unterschiedlichen Behandlungen gezogen und diverse Entwicklungsparameter und das Populationswachstum vermessen, um die plant stress, pulsed stress und plant vigour hypotheses zu testen. Parallel wird die chemische Zusammensetzung von Phloemexsudaten mittels metabolomics-Ansaetzen analysiert. Multivariate Statistik ermoeglicht es, die Rolle spezifischer Phloemmetabolome fuer die Blattlaeuse vorherzusagen. Die Rolle des Verhaeltnisses von Kohlenhydraten zu Aminosaeuren zu ausgewaehlten Sekundaermetaboliten wird anschliessend gezielt mit kuenstlichen Diaeten getestet. Dabei werden die Metaboliten selektiert, die sich in ihrer Konzentration im Phloem der verschiedenen Behandlungen unterscheiden. Ein Verstaendnis der Mykorrhiza-Nutzpflanze-Blattlaus-Interaktionen unter zu erwartenden Klimawandelbedingungen wuerde es ermoeglichen, verbesserte Pflanzstrategien zu entwickeln und Kultivare mit erhoehter Trockentoleranz und Blattlausresistenz zu etabilieren. Darueber hinaus koennte die Erkenntnis ueber Mechanismen, die den Effekten von gepulstem Trockenstress auf das Blattlauspopulationswachstum zugrunde liegen, es erlauben, Schaedlingsexplosionen zu prognostizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen