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Projekt
Der Einfluss pflanzlicher Sekundärmetaboliten auf die Boden-Microbiota (MICROSEC)
Antragsteller
Professor Dr. Peter Dörmann
Fachliche Zuordnung
Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
Förderung
Förderung von 2018 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 401866535
Im vorliegenden Projekt konzentrieren wir uns auf die Auswirkungen der drei Pflanzenmetaboliten Benzoxazolinon (BOA), Gramin und Quercetin auf die Struktur der Bakteriengemeinschaft in landwirtschaftlichen Böden. Während des vorherigen Förderzeitraums wurden die drei Metaboliten direkt dem Boden zugesetzt, und Änderungen der Bakterienzusammensetzung wurden durch Sequenzierung von PCR-Amplikons (next generation sequencing) ermittelt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Häufigkeit vieler Bakteriengattungen durch BOA, Gramin oder Quercetin verändert wurde. Die Behandlung mit BOA führte zu einer Zunahme der Häufigkeit von nur wenigen Gattungen, hauptsächlich Actinobacteria, während viele Gattungen verringert wurden. Andererseits verursachte die Behandlung mit Gramin und Quercetin den Anstieg vieler Proteobaktera. Zusätzlich wurden mehr als 110 Bakterienstämme isoliert und nach Behandlung mit den Pflanzenmetaboliten kultiviert. Die Stämme werden derzeit einzeln auf ihre Sensitivität gegenüber BOA, Gramin oder Quercetin getestet. Mehrere BOA-tolerante Bakterien können BOA in nitrierte oder nitrosylierte Verbindungen umwandeln, von denen einige polymerisiert werden können, um farbige Substanzen zu erzeugen. Ein Gramin-toleranter Stamm, Arthrobacter GB1, kann Gramin zu Indol-3-carbaldehyd und anderen Produkten abbauen. Wir werden nach den Genen, die am Graminabbau im Stamm GB1 beteiligt sind, suchen und diese charakterisieren. Darüber hinaus isolierten wir drei Stämme, die gegenüber Quercetin tolerant sind. Die bakterielle Plasmamembran stellt die erste Barriere der Bakterien gegen schädliche Pflanzenmetaboliten dar. Lipidanalysen zeigten, dass die Häufigkeit eines Diglycosyllipids in Gegenwart von Gramin in Arthrobacter GB1 stark erhöht war. Wir werden die Struktur und die Menge des Diglycosyllipids in GB1 analysieren, um die Funktion des zugrunde liegenden Lipid-Anpassungsprozesses zu verstehen. Wir werden Lipid-Veränderungen in anderen isolierten Bakterien untersuchen, die gegenüber BOA, Gramin oder Quercetin tolerant sind. Wir analysieren derzeit die Struktur der Abbauprodukte der Pflanzenmetaboliten und ihre Auswirkungen auf Arabidopsis und Gerste. Wir werden auch die wachstumsfördernden Eigenschaften der isolierten Stämme auf Arabidopsis oder Gerstenpflanzen testen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Mitverantwortliche
Dr. Georg Hölzl; Privatdozentin Dr. Margot Schulz
