Die funktionelle Bedeutung von Pflanzen-Mikrobiom-Insekten-Interaktionen im Getreide

• Antragsteller: Dr. Michael Rothballer; Professor Dr. Wolfgang W. Weisser
• Fachliche Zuordnung: Ökologie der Landnutzung
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397565003

Pflanzen werden von einer Vielzahl von Mikroorganismen besiedelt. Die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und ihrem Mikrobiom beeinflussen das Wachstum und die Fitness von Pflanzen, entweder direkt oder auch indirekt, über Wechselwirkungen mit weiteren Organismen wie etwa pflanzenfressenden Insekten. Die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft (Mikrobiota) ist dabei nicht statisch, sondern sie reagiert auf die Wechselwirkungen zwischen der Pflanze und ihrer Umwelt. Jüngste methodische Fortschritte in der Metagenomik haben es erlaubt, die Mikrobiota in bisher unbekanntem Detail zu beschreiben. Die Bedeutung von Pflanze-Mikrobiota-Wechselwirkungen für das Wachstum von Kulturpflanzen und ihren Ertrag in agrarökologischen Systemen ist jedoch noch weitgehend unbekannt.Dieser Antrag baut auf jüngsten Erfolgen in der Beschreibung der Mikrobiota in Wurzel und Rhizosphäre von Gerste (Hordeum vulgare) auf, und möchte die Struktur, Zusammensetzung und Funktion der Gersten-Mikrobiota unter Stressbedingungen (abiotisch und biotisch) verstehen. Der Fokus liegt dabei auf dem Verständnis der tritrophischen Interaktionen zwischen Gerste, dem Wurzelmikrobiom, und pflanzensaftsaugenden Blattläusen. Der Antrag untersucht einerseits, wie Blattlausbefall (biotischer Stressor) und Stickstofflimitierung (abiotischer Stressor) das Wurzelmikrobiom und das Signalling beeinflusst. Andererseits soll geprüft werden, ob eine Manipulation der mikrobiellen Gemeinschaft die Blattlauspopulationen reduziert und die biologische Kontrolle durch Gegenspieler der Blattläuse erhöht.Die vorgeschlagenen Arbeiten umfassen nicht nur beschreibende Analysen der mikrobiellen Gemeinschaft (Änderung über die Zeit), sondern auch Experimente, die die zugrundeliegenden Mechanismen aufklären sollen. Dies umfasst Untersuchungen zur Pflanze-Mikroben- und intermikrobiellen Kommunikation (Wurzelexudate, Quorum sensing) sowie Manipulationsexperimente mit definierten Mutanten (PGPR, QS). Die vorgeschlagenen Untersuchungen werden es daher erlauben, die funktionellen Konsequenzen von Änderungen im Mikrobiom in verschiedenen Umwelten besser zu verstehen. Der vorliegende Antrag bringt die Expertise einer ganzen Reihe von Disziplinen zusammen, über Mikrobiologie und Pflanzenphysiologie bis zur Genetik von Lebensgemeinschaften und der Insektenökologie, um die Rolle der Mikrobiota für Kulturpflanzen in agrarökologischen Systemen weiter aufzuklären.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Peter Schröder; Sharon Zytynska, Ph.D.