SP1: Symbiotische Mikroorganismen an Wurzeln als Steuergröße der ökoevolutionären Dynamik und der Langzeitbeziehung zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktionen in Pflanzengemeinschaften

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Francois Buscot; Dr. Anna Heintz-Buschart
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422440326

Der Zusammenhang zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktionen (BEF) verstärkt sich im Laufe der Zeit. Ein Mechanismus, der diese Beobachtung erklären könnte, ist eine mit der Zeit fortschreitende Anpassung von Pflanzen, Boden und Pilzen. Dies trifft insbesondere auf arbuskuläre Mykorrhizapilze (AMF) zu, die in Symbiose mit Wurzeln der großen Mehrheit heute existierender Pflanzenarten leben. Für ihre Kohlenstoffaufnahme sind AMF ausschließlich von Pflanzen abhängig, denen sie wiederum aus dem Boden mobilisierte Nährstoffe bereitstellen. Durch diese Wechselbeziehung tragen spezialisierte AMF zur differenzierten Ressourcenaufteilung in Pflanzengemeinschaften bei. Andererseits bilden Myzelien generalistischer AMF Netzwerke, die es den Pflanzen erlauben, Ressourcen gemeinsam effizienter zu nutzen. Beide Mechanismen könnten für die zeitliche Entwicklung der BEF Beziehung ausschlaggebend sein. Allerdings wissen wir noch zu wenig über die zeitliche Dynamik der arbuskuläre Mykorrhiza (AM) Symbiosen in Pflanzendiversitätsgradienten. Insbesondere ist unklar, wie sich die Struktur und Diversität von Pilzgemeinschaften kurz- und langfristig an Änderungen der Pflanzendiversität anpassen und welche Auswirkungen dies auf Ökosystemfunktionen hat. Unser Teilprojekt untersucht daher, (1) ob sich eine gemeinsame Anpassung der Pflanzen- und AMF-Partner während der Entwicklung des Ökosystems vollzieht, und (2) wie sich eine solche gegenseitige Anpassung auf die Spezialisierung der AMF Gemeinschaft und dieStärke der BEF Beziehung auswirkt. Darüberhinaus untersuchen wir, (3) ob ein Beitrag der AM Symbiosen zur BEF Beziehung bevorzugt in Pflanzengemeinschaften mit gemeinsamer Historie zu beobachten ist.Schließlich gehen wir der Frage nach, (4) ob die Beobachtungen spezifisch für AMF im Vergleich zu anderen, funktionell verschiedenen Pilzgruppen im Boden sind. Das Teilprojekt nutzt dabei die Manipulationen der Pflanzendiversität im Jena Experiment und die unterschiedlichen experimentellen Alter und Historien seiner Teilflächen, um die zeitlichen gegenseitigen Anpassungen der Pflanzen und Bodenmikroorganismen zu entflechten. Dafür bestimmen wir die Gemeinschaftsstruktur der AMF und anderer Pilze im Boden mit Hilfe molekularer Methoden. Daneben ermitteln wir die Gemeinschaft der AMF in Wurzeln und in der Rhizosphäre, sowie die Spezialisierung der AMF und die Mykorrhizierungsrate der Wurzeln jeweils im Field Experiment und im Ecotron Experiment. Eine Einschätzung, ob sich AMF wegen ihrer starken Abhängigkeit von Pflanzen in Pflanzendiversitätsgradienten besonders verhalten, erlangen wir durch den Vergleich mit Bodenpilzen, die weniger eng mit Pflanzen verbunden sind, wie Saprotrophen oder Parasiten. Zusammengenommen hat dieses Teilprojekt zum Ziel kurz- und langfristige Wechselwirkungen von Pflanzendiversität und der Diversität von AMF zu vergleichen sowie zu verstehen, ob die resultierenden AM Symbiosen einen Beitrag zur Steigerung der BEFBeziehung leisten.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5000: Biotische Interaktionen, Artengemeinschaften und öko-evolutionäre Dynamiken als Steuergrößen von Langzeitzusammenhängen zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktionen
• Internationaler Bezug: Niederlande