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Projekt
Räumliche und zeitliche Analyse von Mais-Genexpression als Werkzeug zur Analyse von Interaktionen mit Rhizobiom und Umwelt
Antragsteller
Professor Dr. Mika Tarkka
Fachliche Zuordnung
Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
Förderung
Förderung seit 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403641192
Das zentrale Ziel des mit dem SPP 2089 Phase 2 assoziierten Folgeantrags Tarkka (P8) ist es, Mechanismen aufzudecken, wie sich Maiswurzeln an Veränderungen der Bodenumgebung anpassen und wie diese Anpassungen zu den Prozessen in der Rhizosphäre auf der Ebene eines einzelnen Wurzeltyps und auf der Ebene des Wurzelsystems beitragen. Ausgehend von der speziellen Bedeutung des Substrats, die in der ersten Phase des SPPs beobachtet wurde, zielt das Projekt auf ein genaueres Verständnis der Veränderungen in der Genexpression, welche durch das Substrat induziert werden. So betrifft es auch Bodenverdichtung, die ein wichtiger Faktor für die landwirtschaftliche Produktion ist. Kohlenstoffallokation, die eine grundlegende Bedeutung für pflanzliche Abwehrreaktionen und der Rhizosphärenfunktion darstellt, wird ebenfalls mit der Genexpression von Mais in Zusammenhang gebracht. Unsere Daten deuten darauf hin, dass die Veränderungen in Abhängigkeit von Substrat und Bodentiefe mit Unterschieden in der Bodenfeuchtigkeit zusammenhängen könnten. Es wird vorhergesagt, dass Dürreereignisse in ihrer Häufigkeit und Intensität zunehmen und eine Herausforderung für die landwirtschaftliche Produktion darstellen werden, und dieser Aspekt wird auch in das Forschungsprogramm aufgenommen. Um die Auswirkungen von Substrat, Bodentiefe, und Maisgenotyp in einem größeren Rahmen zu untersuchen, wird die jährliche Entwicklung des Maisfeldes in den Rahmen der komplexen Beprobung bei den Teilnehmern des Schwerpunktprogramms einbezogen. Zunächst wird der Einfluss der Bodenverdichtung und der anfänglichen Partikelgrößenverteilung auf die Maisgenexpression mittels RNA-Sequenzierung bewertet, zusammen mit der Charakterisierung von Enzymaktivitäten und der Wurzelanatomie. Das zweite Experiment konzentriert sich auf den Einfluss von Ressourcenzuteilung auf Pflanze-Mikroben-Interaktions-bezogenen Genexpression. Die Experimente betreffen zwei Bodenschüttdichten und das Vorhandensein bzw. Fehlen von Nährstoff-Konzentraten. Anschließend werden die Auswirkungen kurz- und langfristiger Dürreperioden untersucht. Um schließlich jährliche Veränderungen in der Mais-Genexpression auf der Feldskala zu untersuchen, nutzt das Projekt einen gemeinsamen Rahmen für die Probenahme des Soil Plot Experiments. Das Projekt zielt auf mechanistische Einblicke in die Rückkopplungsschleifen zwischen der Genexpressionsregulation in Maiswurzeln, der Struktur und Funktion des rhizosphärischen Mikrobioms, der Exsudatproduktion, den Bodenparametern, dem Nährstoffgehalt der Pflanzen und der Wurzelhaarbildung.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
