Auswirkung genetischer Störungen auf die räumliche Heterogenität und Ko-Okurrenzmuster in der Mikrobiota der Mais-Mykorrhizosphäre in Interaktion mit Boden

• Antragsteller: Professor Dr. Marcel Bucher
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403668810

Dieses Projekt konzentriert sich auf ein komplexes Merkmal, das für das terrestrische Leben relevant ist: die Triade von Pflanzen-Mikrobiota-Boden-Interaktionen mit gegenseitiger Anpassung der interagierenden Partner, deren Komplexität bei weitem noch nicht vollständig verstanden ist. Unser Ziel ist es, zunächst aufzuklären, wie die mit mykorrhiziertem Mais assoziierte Mikrobiota durch Genotyp und Umwelt geformt wird, und dann mit reduktionistischen Ansätzen die bestehenden Interdependenzen und molekularen Mechanismen aufzudecken, die diesen Interaktionen in der Mykorrhizosphäre (MZ) zugrunde liegen. Nur wenn dieses komplexe Merkmal zergliedert werden kann, um die genauen genetischen Variationen aufzudecken, die zu seiner Entstehung geführt haben, kann das MZ-System rekonstruiert und gezielt für die Züchtung neuartiger Pflanzen mit verbesserten Eigenschaften zum Nutzen der Nutzpflanze und zur Verbesserung der Bodenqualität eingesetzt werden.Im Rahmen des Projekts wird untersucht, wie Pflanzenfaktoren, die an den Interaktionen zwischen Pflanze und Boden und der Pflanzenleistung beteiligt sind, die Interdependenz zwischen Wurzeln, Mikrobiota und Boden im MZ-System auf Makro- und Mikroebene beeinflussen. Es werden Maisgenotypen verwendet, die genetische Störungen des Systems aufweisen. Die übergreifende Hypothese ist, dass die Ernährungs- und Stoffwechselinteraktionen zwischen Wirtspflanzen und ihrer Mikrobiota durch die MZ bestimmt werden, welche räumliche chemische Gradienten über das Wurzel-Boden-Kontinuum ausbreitet, was zu Verschiebungen in der pflanzenassoziierten Mikrobiota führt und somit die Leistung der Wirtspflanzen beeinflusst. Wir sind besonders daran interessiert, (1) die Rückkopplungsschleifen zu untersuchen, die dem Aufbau und der Dynamik der mikrobiellen Gemeinschaft in der arbuskulären Mykorrhiza (AM) und der MZ zugrunde liegen, (2) die Wechselwirkungen mit der Bodenqualität (Wasser- und Nährstoffgehalt) und der Leistung der Wirtspflanze sowie die Rolle der Mikrobiota weiter aufzuklären und (3) zu untersuchen, wie die mit der AM-Symbiose assoziierte Mikrobiota die Pflanze-Boden-Beziehungen beeinflusst. Dies beinhaltet die Beziehungen zwischen AM, ihrer Mikrobiota, Boden- und Blattwasserpotenzial, Transpirationsraten sowie Phosphat- und Trockenstresstoleranz.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2089: Rhizosphere Spatiotemporal Organisation - a Key to Rhizosphere Functions