Antibiotika an der Schnittstelle zwischen Boden und Pflanze: Hochauflösende Einblicke in die bakterielle Biotransformation, Auswirkungen auf bakterielle Stoffwechselaktivitäten und Folgen für die Pflanzengesundheit (ANTIRESIST)

• Antragstellerin: Dr. Anja Worrich
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 530107960

Die Menschheit steht vor der enormen Herausforderung, die landwirtschaftliche Produktivität für eine schnell wachsende Bevölkerung zu steigern und gleichzeitig den ökologischen Fußabdruck auf unsere Ökosysteme zu verringern. Der Einsatz organischer Düngemittel zur Steigerung der Pflanzenproduktivität führt jedoch dazu, dass aufgrund des massiven Verbrauchs in der Viehzucht große Mengen an Antibiotika in landwirtschaftliche Böden gelangen. Trotz intensiver Forschung über den biologischen Abbau und die Auswirkungen von Antibiotika auf bakterielle Gemeinschaften in Boden-Pflanze-Systemen gibt es noch immer spezifische Wissenslücken, die geschlossen werden müssen, um die ökologischen Risiken von Antibiotika besser einschätzen zu können. ANTIRESIST verfolgt zwei Ziele: Erstens, verallgemeinerbare Ergebnisse aus bestehenden, weltweit verteilten Studien zu erhalten, und zweitens, die bisherigen Herausforderungen im Forschungsfeld durch sensitive und hochauflösende Messungen auf Einzelzellebene zu überwinden. Um diese Ziele zu erreichen, schlage ich vor: 1) Meta-Analysen durchzuführen, die eine quantitative Synthese des vorhandenen Wissens liefern und die Identifizierung von Faktoren ermöglichen, die die Auswirkungen von Antibiotika auf die bakterielle Vielfalt und die Prävalenz von Antibiotikaresistenzen in Boden-Pflanzen-Systemen modulieren; 2) ein auf der Stoffwechselaktivität einzelner Zellen basierenden Ansatz mit phylogenetischer Identifizierung zu kombinieren, um die Biotransformation eines Modellantibiotikums und dessen Auswirkungen auf die Aktivität von Boden- und Pflanzenmikrobiomen besser aufgelöst betrachten zu können; und 3) ein kontrolliertes Gewächshausexperiment durchzuführen, um die bisher völlig unbekannten Auswirkungen des Antibiotikums auf die vom Pflanzenmikrobiom vermittelte Immunität gegen einen parasitären Fadenwurm zu untersuchen sowie bakterielle Schlüsselakteure zu identifizieren. Durch die Wiederverwendung vorhandenen Wissens, die Berücksichtigung von Heterogenitäten in der Verteilung und Aktivität der Bakteriengemeinschaften und die Untersuchung von Kaskadeneffekten auf die Pflanzengesundheit schafft ANTIRESIST die Grundlage für die Entwicklung neuer Hypothesen und kann zur Risikobewertung von Antibiotikarückständen in Agrarökosystemen beitragen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen