Welche Funktion hat exogenes NO für Pflanzen, Mikroben und deren Interaktionen in Böden?

• Antragsteller: Professor Dr. Nicolas Brüggemann; Professor Dr. Klaus Butterbach-Bahl
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Ökologie der Landnutzung
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 446183421

Stickstoffmonoxid (NO) ist ein Spurengas welches durch Mikroben und physiko-chemische Prozesse in Böden, wie auch durch pflanzenphysiologische Prozesse gebildet werden kann. NO wird als ein bedeutender physiologischer Mediator für verschiedenste mikrobielle und pflanzliche Prozesse angesehen, z.B. Wurzelwachstum, Stomataschließung, Blüte, Eisen-Homeostasi, Immunologie, Reaktion auf abiotischen Stress, anti-mikrobielle Wirkung gegen Pathogene usw. Obwohl bekannt ist das Böden bedeutende Mengen an NO emittieren und hohe NO-Konzentrationen in Böden auftreten können, ist der Kenntnisstand zu Auswirkungen von sich dynamisch ändernden NO Konzentrationen und Flüssen in und aus Böden auf pflanzliche und mikrobielle Gemeinschaften und deren Interaktionen weitgehend ungeklärt. Angesichts der vielfältigen Rolle von NO für Mikroorganismen und Pflanzen kann die Untersuchung der Rolle von NO in intakten Boden-Pflanzensystemen zu einem besseren Verständnis von Pflanzen-Mikroben und Mikroben-Mikroben Interaktionen führen. Solche Interaktionen und Rückkopplungen zwischen pflanzlichen und mikrobiellen Organismen und Organismengemeinschaften sind von herausragender Bedeutung für eine Vielzahl von Bodenfunktionen in Bezug auf z.B. Pflanzenproduktion und pflanzliche Gesundheit, Bodeninfiltration, Klimaregulation sowie Nährstoffkreisläufen. Hiermit verknüpft ist ein schnell wachsendes Interesse in der Forscher- und Anwendergemeinschaft, da ein verbessertes Verständnis der Rolle von NO für Ökosystemprozesse auch zu einer Vielzahl von praktischen Anwendungen führen könnte. Da die Fähigkeit NO zu erspüren von kritischer Bedeutung für (i) Mikroorganismen zur Vorbereitung von Abwehrreaktionen gegen antimikrobielle Substanzen von Wirtsorganismen, (ii) die Regulierung der Transkription von im N-Kreislauf involvierten mikrobiellen Genen, (iii) die Stimulation des pflanzlichen Immunsystem wie auch der pflanzlichen Morphogenese und Ernährung sowie (iv), direkt oder indirekt, mikrobielle Prozesse wie die Mineralisation der organischen Substanz ist, ist das übergeordnete Ziel des Projektantrages die Bewertung der Bedeutung von NO in der Bodenatmosphäre und im Pflanzenbestand auf Pflanzen, Bodenmikroorganismen sowie deren Interaktionen.Im vorliegenden Forschungsvorhaben wird mit definierten Boden- und Pflanzen (Arabidopsis thaliana) und in einer Reihe ausgesuchter Experimente die Auswirkung unterschiedlicher und wechselnder NO Konzentrationen auf physiologische und funktionale Aspekte und Prozesse von Pflanzen und Mikroben untersucht. Die übergeordnete Hypothese ist, dass Bodenluft-NO-Konzentrationen und die NO Emissionen aus Böden nicht nur für die Atmosphärenchemie von herausragender Bedeutung sind, sondern zudem Pflanzen und Mikroben beeinflussen und somit regulierend auf Boden-Pflanzen Interaktionen und Bodenfunktionen wirken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Mitverantwortliche: Privatdozent Dr. Michael Dannenmann; Dr. Benjamin Wolf
• Kooperationspartner: Professor Dr. Laurent Philippot