Lokale Ko-Adaptation von Pflanzen und Mikrobiota an klimatischen Stress

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Eric Kemen; Dr. Karin Schrieber
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 515385982

Der Klimawandel verstärkt Hitze- und Trockenstress für zahlreiche Wildpflanzenarten und erhöht dadurch ihre Anfälligkeit für biotischen Stress. Die unmittelbaren und evolutionären Reaktionen der Arten auf diese Veränderungen bestimmen das Ausmaß, um das sich ihre künftigen Verbreitungsgebiete verkleinern werden, mit fatalen Folgen für die Biodiversität und das Funktionieren von Ökosystemen. Es gibt Hinweise darauf, dass pflanzenassoziierte Mikrobiota zur abiotischen und biotischen Stressresistenz sowie zu evolutionären Stressanpassungen in ihren Wirten beitragen. In diesem Teilprojekt der Forschergruppe PlantsCoChallenge werden wir die lokale Stressanpassung auf der Ebene des Metaorganismus (des Pflanzenwirts mit seinen assoziierten Mikrobiota) untersuchen, anstatt Pflanzenpopulationen als isolierte selektive Einheiten zu betrachten. Wir werden adaptive Variation in der klimatischen Stressresistenz (Hitze, Trockenheit) der Pflanzenart Cakile maritima und seiner Mikrobiota zwischen nord- und südeuropäischen Populationen untersuchen. Unser gesamtheitlicher Versuchsansatz umfasst: (1) eine Feldstudie zur Untersuchung systematischer Variation des Metaorganismus‘ und seiner natürlichen abiotischen Umwelt zwischen Nord- und Südeuropa; (2) ein Gewächshausexperiment, in dem wir die vererbbare Variation der klimatischen Stressreaktionen des Metaorganismus zwischen Nord- und Südeuropa quantifizieren; und (3) ein reziprokes Transplantationsexperiment, welches die Fitness-Reaktionsnormen der Pflanzen unter Berücksichtigung assoziierter Mikrobiota untersucht. Unser Projekt ist eng mit den anderen Teilprojekten der Forschergruppe verknüpft, was die integrative Analyse zahlreicher funktioneller Pflanzenmerkmale, sowie des Pflanzengenoms, -metaboloms und -mikrobioms ermöglicht. Dieser Ansatz wird es uns erlauben, den relativen Beitrag stochastischer und selektiver evolutionärer Kräfte zur Populationsdivergenz zu quantifizieren und ggf. das lokale Klima als primäre selektive Kraft zu identifizieren. Unser langfristiges Ziel ist es, mechanistische Einblicke in die Folgen veränderter Stressregime für den Ressourcenaustausch in Pflanzen-Mikroben-Interaktionen und die Koevolution der involvierten Arten angesichts rascher Umweltveränderungen zu gewinnen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5640: Physiologische und Evolutionäre Anpassung von Pflanzen an Zusammenwirkende Abiotische und Biotische Faktoren
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr. Alexandra Erfmeier