Charakterisierung von Mikroben-Mikroben-, Mikroben-Pflanzen- und Pflanzen-Pflanzen-Interaktionen in der Phyllosphäre und deren Einfluss auf die Funktion des Mikrobioms

• Antragstellerin: Professorin Dr. A. Corina Vlot-Schuster
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 401837809

Das SPP DECRyPT trägt dazu bei, die Rolle des pflanzlichen Immunsystems bei der Regulierung von Mikrobiomen und deren Leistungen für Pflanzen aufzuklären. Dieses DECRyPT-Projekt untersucht die wechselseitigen Interaktionen zwischen der systemischen Immunität von Pflanzen und dem Mikrobiom der Phyllosphäre. Wir fanden heraus, dass induzierte systemische Resistenz (ISR), ausgelöst durch Interaktionen der Wurzeln von Arabidopsis thaliana mit nützlichen Mikroben, die Zusammensetzung der Blattmikrobiota durch Pflanzen-Mikroben-Mikroben-Interaktionen verändert. Diese Interaktionen führten zur Rekrutierung neuer Mikrobiota mit pflanzenwachstumsfördernden Eigenschaften auf dem Blatt. In den für DECRyPT Phase-II vorgeschlagenen Arbeiten wollen wir die molekularen Mechanismen charakterisieren, die den von uns beobachteten Mikroben-Mikroben-Interaktionen zwischen Pseudomonas simiae und At-L-Sphere Flavobakterium Leaf82 zugrunde liegen und zur Rekrutierung von Leaf82 auf A. thaliana Blättern und zur Wachstumsförderung der Pflanzen führten. Zusätzlich wollen wir die Auswirkungen der gleichen Bakterien und zusätzlicher Pflanzen-Mikroben-Interaktionen auf das Phyllosphären-Mikrobiom von Hordeum vulgare (Gerste) untersuchen. In Gerste werden wir ISR mit synthetischen Gemeinschaften (SynComs) auslösen und die modulierenden Effekte des Pathogens Bipolaris sorokiniana untersuchen. Wir werden auch abiotischen Stress anwenden, mit dem übergeordneten Ziel, Veränderungen im Mikrobiom der Phyllosphäre als Reaktion auf mehrere Stressfaktoren zu identifizieren. Dabei folgen wir der Arbeitshypothese, dass robuste Mikrobiom-Veränderungen, die mit abiotischen und nützlichen und/oder pathogenen biotischen Stimuli assoziiert sind, wahrscheinlich einen breiten Spektrum an Stresstoleranzen in Pflanzen stärken. Darüber hinaus werden wir durch die Untersuchung der Blattmikrobiom-Dynamik als Reaktion auf Pflanze-Pflanze-Interaktionen untersuchen, ob Interaktionen zwischen Pflanzen das Mikrobiom der Phyllosphäre stabilisieren und Pflanzen und Pflanzengemeinschaften in die Lage versetzen, dem Pathogendruck besser zu widerstehen. Die damit verbundenen Funktionen des Mikrobioms werden in SynCom-Experimenten getestet. Parallele Analysen von Pflanzenwachstumsparametern und von Genexpressionsprofilen von sowohl Pflanzen als auch Mikrobiota werden Einblicke in die Auswirkungen der Mikrobiomdynamik auf die Pflanzenfitness und -gesundheit liefern. Zusammengenommen werden die Ergebnisse dieser Experimente Einblicke in Mikroben-Mikroben-, Mikroben-Pflanzen- und Pflanzen-Pflanzen-Interaktionen liefern und deren Rolle bei der Rekrutierung und Verbreitung von [der Pflanzenfitness fördernden] Mikrobiota-Funktionen in der Phyllosphäre charakterisieren.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2125: Dekonstruktion und Rekonstruktion der pflanzlichen Mikrobiota "DECRyPT"