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Projekt
Räumlich-zeitliche Organisation des durch externe Faktoren beeinflussten Rhizosphären-Mikrobioms
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professorin Dr. Kornelia Smalla; Dr. Bunlong Yim
Fachliche Zuordnung
Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
Förderung
Förderung von 2018 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403637238
Das Rhizosphärenmikrobiom spielt eine wichtige Rolle für die Funktionen des Bodenökosystems sowie das Wachstum und die Gesundheit von Pflanzen. Die Selbstorganisation der Rhizosphäre ergibt sich aus ‚feedback loops‘ zwischen Wurzel, Mikrobiom und Boden. In Phase I des SPP2089 haben wir begonnen, wichtige externe Faktoren aufzudecken, die die räumlichen und zeitlichen Mikrobiom-Muster in der Rhizosphäre beeinflussen. Wir untersuchten das Rhizosphärenmikrobiom von zwei Maisgenotypen (Wildtyp (WT) und Wurzelhaar-Mutante (rth3)), in zwei Substraten (Lehm (L) und Sand (S)) in zentralen Bodensäulenexperimenten in einer Wachstumskammer (SCE) und einem Bodenparzellenexperiment im Feld (SPE). Die Sequenzanalyse von 16S rRNA-Gen und ITS-Amplikons ergab, dass das Bodensubstrat am stärksten das Mais-Rhizosphärenmikrobiom beeinflusste, gefolgt von Bodentiefe und Mais-Genotyp (SCE und SPE). Wider Erwarten hatte das Vorhandensein von Maiswurzelhaaren bei SCE und SPE nur geringen Effekt auf das Rhizosphärenmikrobiom. In Phase II werden wir uns eingehender mit den Hypothesen 1 und 4 sowie den neuen Fragen II, III und IV des SPP2089 befassen, um die räumliche Organisation des Rhizosphärenmikrobioms von Mais in Abhängigkeit vom Substrat und vom Vorhandensein externer Faktoren zu entschlüsseln (Trockenstress, Inokulation von nützlichen Mikroorganismen [BMs]). Wir werden an Zentralexperimenten im Labor (SCE_Drought) und im Feld (SPE_BBCH19) teilnehmen und zentrale Satellitenexperimente in Rhizoboxen (RB_Drought_BM) durchführen. Wir nehmen an, dass das Vorhandensein von Wurzelhaaren und die Inokulation eines Konsortiums von BMs für das Wachstum von Mais und das Rhizosphären-/Rhizoplanemikrobiom unter Trockenstress wichtig sind. Die Rolle von Wurzelhaar und vom räumlichen Muster (Wurzelspitze, Wurzelbasis und unterschiedliche Bodentiefen) des Rhizosphärenmikrobioms von Mais, das von Trockenstress und/oder inokulierten BMs betroffen ist, wird in einem polyphasischen und interdisziplinären Ansatz untersucht (MiSeq-Sequenzierung von Amplikons aus TC-DNAs, qPCR, CLSM, selektive Kultivierung und Winrhizo, durchgeführt von P16). Für das SPE_BBCH19 beteiligen wir uns an der komplexen Probenahme, um folgende Hypothesen zu testen: (i) Nach vier Jahren Maiswachstum unter Feldbedingungen werden Bodensubstrat, Tiefe und Pflanzengenotyp weiterhin die Hauptfaktoren sein, die das Rhizosphärenmikrobiom bestimmen, und (ii) Maiswurzelreste und -ablagerungen aus früherem Anbau werden in Abhängigkeit vom Bodensubstrat abgebaut und führen zu einer Anreicherung von Taxa (mikrobielle Dysbiose), die mittels MiSeq-Amplikon-Sequenzierung identifiziert und durch qPCR quantifiziert werden. Durch die Anwendung des Konzepts der Selbstorganisation auf die Rhizosphäre und die interdisziplinäre Untersuchung der zentralen Experimente wollen wir ein besseres Verständnis der räumlich-zeitlichen Mikrobiom-Muster der Rhizosphäre und ihre Beeinflussung durch externe Faktoren erreichen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
