Transgenerationale Effekte unter sich ändernden Umweltbedingungen: Maternale Effekte von chronischer Nässe und Trockenheit, von Extremereignissen und von biotischem Stress bei verschiedenen perennierenden Arten

• Antragstellerin: Dr. Julia Walter
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 400341623

Unter sich schnell verändernden Umweltbedingungen sind vor allem seßhafte Organismen, wie Pflanzen, vom Aussterben bedroht. Zum Überleben müssen sie sich entweder evolutionär schnell anpassen oder phenotypisch sehr plastisch sein. Ein dritter, bisher viel weniger untersuchter Mechanismus um schnell auf Umweltveränderungen zu reagieren, ist transgenerationale Plastizität (TGP).TGP tritt auf wenn die Umwelt der Eltern sich auf Phänotyp und Verhalten der Nachkommen auswirkt ohne die Effekte vererbter Gene. Maternale Effekte, ein Spezialfall von TGP, sind aktiv wenn die Umwelt der Mutter die Nachkommen beeinflusst. Wasserverfügbarkeit ist entscheidend für die Verbreitung und das Wachstum von Pflanzen und wird sich mit dem Klimawandel weiter verändern. Maternale Effekte veränderter Bodenfeuchtebedingungen sind allerdings bisher wenig untersucht worden und die meisten Studien haben sich mit langanhaltenden, chronischen Veränderungen, vor allem mit chronischer Trockenheit, und mit einzelnen annuellen Arten befasst. Da sich aber nicht nur der durchschnittliche Niederschlag, sondern auch Häufigkeit und Intensität von Extremniederschlägen verändern werden, ist es nötig TGP auch nach extremen, gepulsten Stressereignissen zu untersuchen.Das Ziel des beantragten Projekts ist es, maternale Effekte von chronischem und gepulstem abiotischem Stress und von biotischem Stress auf das Verhalten und den Phänotyp der Nachkommen zu erforschen. In einem Feldexperiment werden wir TGP unter chronisch veränderter Bodenfeuchte, von wassergesättigten bis sehr trockenen Bedingungen untersuchen, aber auch von extremen Stresspulsen. Wir werden die Rolle des Zeitpunkts der Stresspulse genauer betrachten und untersuchen, wie sich Intensität und Art von Konkurrenzbedingungen der Mutter auf deren Nachkommen auswirken. Diese Schwerpunkte werden wir an mehreren, perennierenden Arten erforschen um die Häufigkeit maternaler Effekte abschätzen zu können und um zu ergründen, welche Arteigenschaften die Wichtigkeit maternaler Effekte beeinflussen.Da die Mutterpflanzen bereits experimentell manipuliert und deren Samen im Rahmen eines existierenden Projekts gesammelt wurden, haben wir die einzigartige Möglichkeit mit perennierenden Arten zu arbeiten, da wir direkt mit der Behandlung und Untersuchung der Nachkommen beginnen können. Wir testen vor allem folgende Hypothesen: i) chronischer Stress der Mütter bewirkt morphologische Änderungen der Nachkommen, die vom Stresstyp abhängen und die Reaktion der Nachkommen auf denselben Stresstyp verbessern. ii) gepulster Stress der Mütter bewirken phenologische Änderungen der Nachkommen, die die Reaktion auf Stresspulse, die zum selben Zeitpunkt wie der der Mütter erfolgen, verbessern. iii) Maternale Effekte sind stärker bei fremdbestäubten Arten mit kurzer Samenausbreitung. iv) starke überirdische Konkurrenz auf Mütter bewirkt mehr Investment in Sproßwachstum der Nachkommen, starke maternale unterirdische Konkurrenz in Wurzelwachtum.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Frank Schurr