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Projekt
SP08: Mikrobiom und Stress
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professor Dr. Michael Schloter; Dr. Stefanie Schulz
Fachliche Zuordnung
Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
Förderung
Förderung seit 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422440326
Trockenstress verändert Bodeneigenschaften. Die Sauerstoffverfügbarkeit und Konzentration gelöster Stoffe steigt, die Diffusionsraten verringern sich und physikalische Bodeneigenschaften werden verändert. Dies hat Konsequenzen für Mikroorganismen. Beispielsweise führt eine verringerte Wurzelexsudation zu Nährstoffmangel für Rhizosphärenbakterien, die daraufhin ihre Stoffwechselaktivität verringern. Dies beeinträchtigt wiederum die Nährstoffrückgabe an die Pflanze. Wie solche Kaskaden durch Pflanzenvielfalt-induzierte Stabilität von Ökosystemen, Multifunktionalität oder die Schwere der Dürre verändert werden, ist nicht bekannt und wird eine zentrale Frage des Projektes sein. Wir werden untersuchen, wie sich die Vielfalt, relative Häufigkeit und Aktivität trockenheitsresistenter Bakterien entlang von Pflanzenvielfalt- und Trockenheitsgradienten verändern. Wir werden das Y-A-S-Konzept verwenden, um Trockenresistenzmerkmale der Kategorien Ertragssteigerung (Y), Nährstoffaufnahme (A) und Stresstoleranz (S) zu untersuchen. Dazu gehören Eigenschaften wie Stickstoff und Phosphormineralisierung (Y-A), Exopolysaccharide (A-S) oder osmoprotektive Substanzen (S) zu produzieren, oder in einen Ruhezustand überzugehen (S). Wir bearbeiten folgende Fragen: 1) Wie verändert die Pflanzendiversität die Häufigkeit und Vielfalt von trockentoleranten Bakterien? 2) Bei welcher Trockenheitsintensität überwiegen trockenresistente Bakterien (S-Strategie) über Y-A-Strategen und wie wird dies durch die Pflanzendiversität beeinflusst? 3) Wie unterscheiden sich die Trockentoleranzmerkmale von Bakterien aus Samen und aus dem Boden? Um die langfristigen Auswirkungen der Pflanzendiversität auf trockentolerante Bakterien und die kurzfristigen Reaktionen auf unterschiedliche Trockenheitsgrade zu vergleichen, werden wir am Main Experiment und am DrY-Experiment teilnehmen. Darüber hinaus werden wir ein MockCoMic-Experiment durchführen. Dafür verwenden wir synthetische Konsortien trockentoleranter Bakterien, die aus Samen und Rhizosphärenböden des Main Experimentes isoliert wurden. Wir werden prüfen, (1) welche Bedeutung Mikroben mit unterschiedlichen Trockentoleranzmerkmalen für die Dürreresistenz und -erholung von Pflanzen haben und (2) ob es eine Rolle spielt, ob die Bakterien aus dem Rhizosphärenboden oder dem Saatgut stammen. Mit unserem Projekt tragen wir zur zentralen Hypothese der Forschergruppe bei inwieweit die Pflanzendiversität das Ökosystem stabilisiert und ob langfristige Muster auf Grundlage von kurzfristigen Reaktionen auf Trockenheit vorhergesagt werden können. Außerdem werden wir funktionelle Potenziale mit der Vielfalt der beteiligten mikrobiellen Gruppen verknüpfen. So können wir abschätzen, ob die Stabilität des Ökosystems durch (1) eine Zunahme von Bakterien mit verschiedenen Trockentoleranzmerkmalen (Multifunktionalität), oder (2) durch eine Diversifizierung von Bakteriengemeinschaften mit demselben Merkmal, oder (3) durch beides erreicht wird.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
