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Einfluss externer Faktoren auf die räumlich-zeitliche Organisation des Mikrobioms in der Rhizosphäre

Projekt

Klimawandel

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Klimawandel


Förderkennzeichen: DFG-r 403637238
Laufzeit: 01.01.2018 - 31.12.2020
Forschungszweck: Experimentelle Forschung

Das Rhizosphärenmikrobiom ist von großer Bedeutung für Pflanzenwachstum und –gesundheit sowie für das Bereitstellen von vielen Ökosystemleistungen. Trotz der verbesserten Kenntnisse zur Zusammensetzung und zu den Funktionen des Rhizosphärenmikrobioms ist das Verständnis der Sukzession und räumlichen Kolonisationsmuster in Abhängigkeit vom Pflanzenentwicklungsstadium und von verschiedenen externen Faktoren sehr gering. Mit diesem Projekt wollen wir die räumlich-zeitlichen Kolonisationsmuster des Rhizosphärenmikrobioms von zwei Mais-Genotypen in Abhängigkeit von der Bodentextur und von inokulierten pflanzenwachstumsfördernden Bakterienstämmen (Bacillus amyloliquefaciens FZB42 gfp, Pseudomonas sp. RU47 rfp) untersuchen. Die Arbeiten werden durch die Zusammenarbeit in den Zentralexperimenten (Säulenexperimente in der Klimakammer, Feldexperimente) eng vernetzt mit anderen am SPP2089 beteiligten Gruppen, die Wurzelexsudate, -architektur, Bodenporosität, Wasserverfügbarkeit und Bodenaggregate untersuchen. Das Mikrobiom wird durch Sequenzierung von aus der Rhizosphären-DNA amplifizierten 16S rRNA Gen- und ITS-Fragmenten charakterisiert. Quantitative PCR und konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie werden genutzt, um die Sukzession von dynamischen Taxa zu verfolgen und ihre 3D-Lokalisation an der Wurzel zu ermöglichen. Um Einblicke in die potentiellen Funktionen der kultivierbaren dominanten Taxa zu erhalten, werden bakterielle Isolate von beiden Mais-Genotypen und Bodentexturen gewonnen und phänotypisch und genotypisch charakterisiert. In einem Satellitenexperiment wird der zusätzliche Einfluss der Fluoreszenz-markierten Stämme FZB42 und RU47 auf Rhizosphärenmikrobiom, Wurzelwachstum, -architektur und -exsudationsmuster sowie die assoziierten Bodenaggregate in zwei Entwicklungsstadien unter Erhaltung des räumlichen Bezugs in Kooperation mit anderen Gruppen untersucht. Das Vorkommen und die Lokalisierung von RU47 oder FZB42 und der dynamischen Taxa wird durch die spezielle Probenahmestrategie in verschiedenen Rhizosphärenzonen durch qPCR und CLSM (gfp, rfp; Fluoreszenz-in situ-Hybridisierung) untersucht. Die Anwendung des Konzepts der Selbstorganisation auf die Rhizosphäre, die speziell entwickelte Probenahmestrategie und der interdisziplinäre Ansatz werden uns ermöglichen, räumlich-zeitlich aufgelöste Daten über die Verteilung von dominanten Mikroorganismen in der Rhizosphäre zu erhalten sowie den Einfluss externer Faktoren auf das Kolonisationsmuster abzuschätzen.

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