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Projekt
Raumzeitliche Plastizität der Kohlenstoffallokation und Rhizodeposition im Wurzelsystem von Mais und dessen Auswirkungen auf das Rhizosphärenmikrobiom
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professorin Dr. Claudia Knief; Dr. Robert Koller
Fachliche Zuordnung
Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
Förderung
Förderung seit 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403637614
Pflanzen transferieren einen erheblichen Teil ihres kürzlich fixierten Kohlenstoffs (RFC) in den Wurzelraum zum Zweck des Wurzelwachstums und der Aufrechterhaltung von Wurzelfunktionen. Darüber hinaus fördert der pflanzlich assimilierte Kohlenstoff das mikrobielle Leben in der Rhizosphäre. Es existieren raumzeitliche Muster, einerseits in der RFC-Allokation innerhalb des Wurzelsystem, andererseits hinsichtlich der Zusammensetzung der Rhizosphärenmikrobiota. Zusammenhänge zwischen Wurzelarchitektur, RFC-Allokation und Rhizosphärenmikrobiom sind jedoch wenig verstanden. In der ersten Phase dieses Projekts wurden raumzeitliche Allokationsmuster von RFC innerhalb des Wurzelsystems erfasst. Der RFC akkumulierte am stärksten an den Wurzelspitzen, insbesondere an den jüngsten Kronenwurzeln. Dieses spiegelte sich in raumzeitlichen Mustern hinsichtlich der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft wieder, wurde jedoch vom Einfluss verschiedener Wurzeltypen überlagert. Die Ursachen für die Variation der C-Allokation in Abhängigkeit vom Wurzeltyp sowie die zeitliche Variabilität bedarf genauerer Betrachtung, ebenso wie die Auswirkung dieser Variabilität auf die Struktur und Funktion des Rhizosphärenmikrobioms. Mit diesem Folgeantrag möchten wir ein vertieftes mechanistisches Verständnis hinsichtlich der Zusammenhänge zwischen Wurzel- und Rhizosphärenprozessen erlangen, indem wir Bodenheterogenität (d.h. eine verdichtete Bodenschicht) einbringen und somit eine plastische Reaktion der Wurzel provozieren wollen. Wir hypothetisieren, dass die lokale Störung im Boden Veränderungen im Wurzelwachstum und in der Allokation von RFC auslöst, mit Konsequenzen auf die Struktur und Funktion des Rhizosphärenmikrobioms. Zur nicht-invasiven 4D-Quantifizierung von Wurzelmerkmalen und der RFC-Allokation werden wir Magnetresonanztomographie in Kombination mit Positronen-Emissions-Tomographie einsetzen. Der Transfer von RFC in die Rhizosphäre und die Aufnahme durch Mikroorganismen (Bakterien, Pilze, Protisten) wird nach 13CO2-Markierung mittels RNA-SIP verfolgt. Um ein umfassendes Verständnis der Reaktionen in der Pflanze und im Rhizosphärenmikrobiom zu erhalten, werden wir unseren Ansatz durch Transkriptom- und Metatranskriptomanalysen ergänzen. Dies ermöglicht einen holistischen Blick auf die Ursachen und Konsequenzen einer veränderten RFC-Allokation auf mikrobielle Prozesse in der Rhizosphäre. Unser Projekt wird somit wichtige Erkenntnisse über Prinzipien liefern, die
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