Erfassung der Diversität von Mikrobiota in endophytischen Nischen von Pflanzen unter Stress

• Antragsteller: Professor Dr. Eric Kemen
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 515385982

Pflanzen sind mit einer Vielzahl an mikrobiellen Gemeinschaften vergesellschaftet, die nützliche, neutrale oder pathogene Mikroorganismen beinhalten. Nützliche Mikroben können bei Pflanzenwachstum und -entwicklung, Nährstoffaufnahme, Stresstoleranz und der Abwehr von Krankheitserregern eine Rolle spielen. Wirtspflanzen bieten die Lebensräume und die Ressourcen für das Wachstum und für das Überleben der Mikroorganismen. Das Teilprojekt Z2 der Forschungsgruppe, PlantsCoChallenge, bildet eines der zentralen Analyse- und Forschungsmodule, um einen gemeinsamen Rahmen für die Untersuchung von Stressreaktionen auf Metaorganismusebene zu schaffen. Wir gehen davon aus, dass Pflanzen auf verschiedene Stressfaktoren auf der Ebene des Metaorganismus reagieren und, dass die schützende Wirkung von Mikroben für die Pflanze eher in einem Pflanzen-Mikroben-Mikroben-Kontext, als auf der Ebene einzelner Pflanzen-Mikroben-Interaktionen erfolgt. Im Rahmen von Z2 werden wir daher für alle Teilprojekte Mikrobiomanalysen, pflanzenspezifische Mikrobensammlungen und Charakterisierungen von Mikroben, sowie hochwertige Genomsequenzierungen ausgewählter Arten, durchführen. Für die fünf wichtigsten Pflanzenarten in der Forschungsgruppe, Seegras, Laichkraut, Seerauke, Gerste und Quinoa, werden wir sequenzbasierte Profile endophytischer Mikroben aus natürlichen Pflanzen-Populationen oder für Nutzpflanzen aus Feldproben erstellen und analysieren. Wir werden diese Daten und die gesammelten Mikroben verwenden, um synthetische mikrobielle Gemeinschaften zusammenzustellen, die unter definierten Bedingungen zusammen mit Z1 auf ihre Reaktion auf einzelne und kombinierte abiotische und biotische Stressfaktoren getestet werden. Identifizierte Kern- und Hub-Mikroben werden genomsequenziert, annotiert und in Kombination mit Metabolomik und Transkriptomik verwendet. Die Kombination aller Daten wird mit Hilfe mehrschichtiger Netzwerkanalysen (wie in Z1 beschrieben) die Erstellung von Modellen des pflanzlichen Metaorganismus ermöglichen, die insbesondere für die Mikroben-Interaktionen auf Lotka-Volterra-Modellen basieren. Ein langfristiges Ziel besteht darin, ein tiefes Verständnis der Dynamik und der Reaktionen von Metaorganismen auf verschiedene Stressfaktoren zu erlangen. Wichtig ist hierbei die Zusammenhänge und Dynamik zwischen einem Pool nützlicher pflanzenassoziierter Mikroben und dem Pathobiom besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5640: Physiologische und Evolutionäre Anpassung von Pflanzen an Zusammenwirkende Abiotische und Biotische Faktoren
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Thorsten Reusch, Ph.D.