Reaktionen der Weizen-Mikrobiota auf Fungizid-Exposition und deren Auswirkung auf die Resilienz des Holobionten gegenüber abiotischen Stressoren (MicroResponS)

• Antragsteller: Professor Dr. Steffen Kolb; Professor Dr. Matthias Noll; Professor Dr. Stefan Simm
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften ; Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 572824293

Weizen (Triticum-Arten) gehört zu den drei weltweit wichtigsten Nutzpflanzen und ist eine der wichtigsten Kulturpflanzen Europas. Er ist für die globale Ernährungssicherheit von entscheidender Bedeutung. Moderne Weizenanbausysteme stehen aufgrund zunehmender und häufigerer Wetterextreme wie Dürre, Hitze und Überschwemmungen vor wachsenden Herausforderungen. Die Mikrobiota, die die Weizenpflanze besiedelt, verleiht dem Weizen wichtige Eigenschaften, die diesen widerstandsfähiger gegen Stress machen. Die gemeinsame systemische Reaktion und die komplexen Wechselbeziehungen zwischen der Wirtspflanze und ihrer Mikrobiota definieren einen Holobionten. Dehalb ist der Triticum aestivum-Holobiont Gegenstand der Forschung im Projekt MicroResponS. Pilzkrankheiten bei Getreiden nehmen aufgrund der globalen Erwärmung an Häufigkeit zu und breiten sich nach Norden aus. Diese Krankheiten werden herkömmlicherweise mit Fungiziden bekämpft. Es ist grundsätzlich bekannt, dass Fungizide auch nichtpathogen Pilze in der Pflanzenmikrobiota schädigen. Die Antragsteller vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) und der Hochschule für angewandte Wissenschaften Coburg (HS Coburg) werden eine Reihe von Gefäßversuchen durchführen. Das Projekt MicroResponse wird durch die Zusammenarbeit mit einem Partner vom IPK Gatersleben darüber hinaus unterstützt. Die Gefäßversuche simulieren die zwei abiotischen Stressoren Trockenheit und Überschwemmung. Die Züchtungsgeschichte von Weizensorten wird dabei im Mittelpunkt stehen, da wir ihre entscheidende Rolle für die Widerstandsfähigkeit von Weizenholobionten gegenüber den ausgewählten abiotischen Stressoren vergleichend untersuchen werden. Wir werden zwei alte Landrassen und eine kommerzielle ertragreiche Sorte von Triticum aestivum L untersuchen und diese mit dem Resilienzverhalten einer alten Schwesterart, T. uratu, vergleichen. Die modluierence Auswirkungen der Anwendung von zwei in der Landwirtschaft häufig verwendeten Fungizidwirkstoffen (Azoxystrobin, Prothioconazol) auf die so bestimmte Resilienz werden untersucht. MicroResponS wird neuartige quantitative Ansätze zur Messung der Resilienz der Weizenholobionten entwickeln. Diese Analyse-Methodik wird auf Daten aus dem Metabarcoding aktiv wachsender Bakterien und Pilze, ihren genetisch kodierten pflanzenwachstumsfördernden Merkmalen, Pflanzenbiomasseparametern und dem phänologischen Pflanzenwachstum beruhen. Wir werden solche Daten aus mehreren Zeitpunkten nach Stressentzug sammeln und diese mithilfe von „Co-Occurence“-Netzwerken, multivariaten Statistiken und Biomarkeranalysen mit einer unbehandelten Kontrolle vergleichen. Außerdem werden wir erklärbare KI-Ansätze verwenden, um die Resilienz-Rate zu modellieren, die ein Holobiont nach der Beseitigung von Stresses benötigt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Andreas Börner