Untersuchungen zu Mykorrhiza-Partnern und Nährstoffquellen von mykoheterotrophen Orchideen in Taiwan

• Antragsteller: Professor Dr. Gerhard Gebauer
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 405009566

Etwa 1% aller Orchideenarten ist chlorophylllos und zeitlebens zur Deckung des Kohlenstoff- und Mineralstoffbedarfs auf Mykorrhizapartner angewiesen. Die Lebensweise dieser chlorophylllosen Orchideen wird als Mykoheterotrophie bezeichnet. In temperaten und borealen Wäldern sind die mykoheterotrophen Orchideen mit eng verwandten Gruppen von Ektomykorrhizapilzen vergesellschaftet und bekommen durch ein Mykorrhiza-Netzwerk im Boden Photosyntheseprodukte von benachbarten Bäumen. Im Gegensatz dazu wurde in tropischen und subtropischen Wäldern für einige mykoheterotrophe Orchideen eine Vergesellschaftung mit saprotrophen Holz- oder Streuzersetzerpilzen beschrieben. Gleichzeitig wurde bei mykoheterotrophen Orchideen in subtropischen Wäldern aber auch eine Vergesellschaftung mit Ektomykorrhizapilzen gefunden. Es ist folglich davon auszugehen, dass in subtropischen Wäldern mykoheterotrophe Orchideen assoziiert mit Ektomykorrhizapilzen oder mit Holz- oder Streuzersetzerpilzen gemeinsam vorkommen. Im Vergleich zur temperaten Zone mit z.B. nur zwei mykoheterotrophen Orchideenarten in ganz Europa treten im subtropischen und tropischen Asien mit mehr als 120 Arten mykoheterotrophe Orchideen in großer Diversität auf. Für Taiwan sind unter den ca. 400 einheimischen Orchideenarten mehr als 50 vollständig mykoheterotrophe Arten aus 16 Gattungen gelistet. Die Pilzparter und die Ernährungsweise sind für die meisten der mykoheterotrophen Orchideen in Taiwan noch unbekannt. In diesem MOST-DFG-Kooperationsprojekt werden wir molekulare Methoden zusammen mit Multi-Element-Isotopenhäufigkeitsanalysen und Tracer-Anwendungen benutzen, um ein weites Spektrum von mykoheterotrophen Orchideen aus sechs Gattungen zu untersuchen. Wir verfolgen dabei die folgenden Ziele:(1) Wir wollen die Pilzpartner von über 20 mykoheterotrophen Orchideenarten identifizieren.(2) Wir wollen die Pilzdiversität (OTUs) in der Mykorrhiza dieser Orchideen mit Hilfe von Metagenomanalysen vergleichen(3) Um letztendlich die Ernährungsquellen der mykoheterotrophen Orchideen zu identifizieren, wollen wir die natürlichen C-, N-, H- und O-Isotopenhäufigkeiten der mit den unterschiedlichen Pilzpartnern mykorrhizierten Orchideen bestimmen. Wir werden die Orchideen in verschiedenen Waldtypen und Gebirgshöhenstufen sammeln und ihre Isotopenhäufigkeit immer im Vergleich zu autotrophen Begleitpflanzen bestimmen.Wir erwarten aus dem Projekt die folgenden Erkenntnisse:(1) Wir werden nach Abschluss des Projekts nicht nur die Pilzpartner der untersuchten Orchideen kennen, sondern auch die Mykorrhiza-Diversität sowie Spezialisierungs- und Verteilungsmuster der in Taiwan heimischen mykoheterotrophen Orchideen verstehen.(2) Wir werden darüber hinaus die Grundlagen der Ernährung und die Ernährungsquellen der untersuchten Orchideen in Verknüpfung mit ihren jeweiligen Mykorrhizapartnern verstehen und mit ihrem Vorkommen in verschiedenen Gebirgshöhenstufen und unterschiedlichen Waldtypen in Beziehung setzen können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Taiwan
• Partnerorganisation: National Science and Technology Council (NSTC)
• Kooperationspartner: Dr. Yung-I Lee