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Projekt
Mechanismen und Dynamiken der Wirtspräferenz kommensaler, wurzelassoziierter Bakterien
Antragstellerin
Dr. Kathrin Wippel
Fachliche Zuordnung
Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 466384394
Die Wurzelmikrobiota verschiedener Pflanzenarten unterscheiden sich im Vorkommen und der relativen Mengen bakterieller Spezies. Ich habe Lotus japonicus und Arabidopsis thaliana in einem gnotobiotischen Mikrobiota-Rekonstitutionssystem angezogen, um den Zusammenbau solcher pflanzenartspezifischen bakteriellen Gemeinschaften zu untersuchen, und ob Kommensalen (unschädliche Bakterien), die von einer bestimmten Pflanzenart stammen, eine Präferenz für ihren Wirt erben. Als Inokulum dienten synthetische bakterielle Gemeinschaften (SynComs), die aus Sammlungen bakterieller Kulturen aus Lotus und Arabidopsis Wurzeln entworfen wurden. Im Wettbewerb innerhalb einer Gemeinschaft aus Lotus und Arabidopsis Bakterien akkumulieren Stämme zu höheren Mengen auf ihrem ursprünglichen Wirt („native“ Stämme) als auf der anderen Pflanzenart. Dies lässt auf Wirtspräferenz unter kommensalen Bakterien schließen. Außerdem benötigt Wirtspräferenz die aktive Beteiligung des Wirts und ist mit Invasivität in bestehende Gemeinschaften verbunden.In diesem Projekt möchte ich die Mechanismen der kommensalen Wirtspräferenz entschlüsseln. Meine Ziele sind, (i) den Einfluss nativer Bakteriengemeinschaften auf den Wirt zu identifizieren, (ii) die Muster und Mechanismen der Gemeinschaftsbildung und der Wirtspräferenz zu erforschen, und (iii) die Rolle von Wurzelexudaten auf den Gemeinschaftsaufbau und die Selektion bakterieller Eigenschaften zu untersuchen. Zusätzlich zu modernen Methoden der Profilerstellung von Gemeinschaften werde ich Transkriptom- und Metabolitenanalysen, sowie genetische und Mikroskopiertechniken anwenden. RNA-Sequenzierung der beiden Wirte nach Co-Kultivierung mit nativen und nicht-nativen SynComs und gezielte Folgeexperimente werden genetische Wirtsfaktoren liefern, die in Wirtspräferenz involviert sind. Die Anzucht SynCom-inokulierter Pflanzen unter biotischem oder abiotischem Stress wird mögliche Vorteile der Beherbergung spezifischer Gemeinschaften aufzeigen. Aus raum-zeitlichen Aufnahmen der Wurzelbesiedelung fluoreszenzmarkierter Kommensalen werden wir erfahren, ob native Stämme ein wirtsspezifisches Besiedelungsmuster aufzeigen, und ob dieses durch nicht-native Gemeinschaften gestört wird. Die Profilanalyse bakterieller SynComs nach Inkubation in pflanzenspezifischen Exudaten und die Kopplung an die metabolischen Exudatprofile können chemische Verbindungen identifizieren, die den wirtsspezifischen Mikrobiotaaufbau und Wirtspräferenz auslösen. Die Analyse des bakteriellen Metatranskriptoms nach Inkubation nativer und nicht-nativer SynComs in verschiedenen Exudaten wird sowohl gemeinsame als auch spezifische Eigenschaften der Kommensalen identifizieren, die vom Wirt induziert werden. Insgesamt werden die Ergebnisse dieses Projekts zu unserem Verständnis des Aufbaus pflanzlicher Mikrobiota und der kommensalen Wirtspräferenz beitragen, was Implikationen für eine ökologische und nachhaltige Landwirtschaft hat.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Internationaler Bezug
Niederlande
