Muster intraspezifischer Merkmalsvariabilität von Wurzeln

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias C. Rillig, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 378189215

Die Charakterisierung von Pflanzen über funktionale Merkmale (traits) wird in allen Bereichen der Ökologie zunehmend genutzt um Fragen zu Populations-, Gesellschafts- oder Ökosystemprozessen zu beantworten. In den letzten Jahren ist dabei auch die intraspezifische Variabilität der traits (ITV) in den Fokus der Forschung gerückt. Diese intraspezifische Variabilität besteht aus der genetischen Varianz einer Art bzw. Population und der phänotypischen Plastizität jedes Genotypen entlang von Umweltgradienten. Das genaue Zusammenspiel und der relative Einfluss dieser beiden Teilfaktoren auf die Gesamtvariabilität wurde unseres Wissens im Detail noch nicht untersucht. Desweiteren ist der gesamte Komplex der traits, die sich auf die Wurzeln beziehen, in der trait basierten Ökologie drastisch unterrepräsentiert, obwohl davon auszugehen ist, dass die Ausprägung von Wurzel-traits in direktem Zusammenhang vor allem mit Bodenfaktoren steht. Unser Ziel ist es deshalb, die intraspezifische Variabilität von Wurzel-traits und das Zusammenspiel der beteiligten Einzelkomponenten im Detail zu untersuchen. Dafür wollen wir in einem experimentellen Ansatz beginnend mit einem hoch mechanistischen Versuch in der Klimakammer bis hin zu einem Feldversuch in einem natürlichen Grünland (Mallnow, Brandenburg) mit starken bodenökologischen Umweltgradienten die Variabilität der Wurzel-traits von Arrhenaterum elatius (L.) P.BEAUV und Achillea millefolium L. untersuchen. Wir werden verschiedene bodenökologische Faktoren ( darunter Trockenstress, Nährstoffarmut, pH und Bodenstruktur) jeweils mit unterschiedlichen Levels in Agar imitieren und die Ausprägung der Wurzel-traits an unterschiedlichen Klonen jeder Art untersuchen. Auf diese Weise können wir neben den direkten Effekten der Bodenfaktoren auf die Wurzel auch die phänotypische Plastizität jedes Klons und die genetische Varianz der Population, aus der die Samen für das Experiment gesammelt wurden, bestimmen. In einem weiteren Schritt werden wir alle Bodenfaktoren experimentell miteinander kombinieren, um Erkenntnisse über interaktive Effekte zu gewinnen. In einem Feldexperiment möchten wir schließlich die Ausprägung der traits im natürlichen Ökosystem untersuchen. Wir werden sowohl unsere experimentellen Pflanzen als auch die Proben aus dem Feld genotypisieren. Dies ermöglicht uns die Erkenntnisse über genotypenspezifische Plastizität aus dem Labor mit dem Auftreten entlang der Umweltgradienten im Feld zu verschneiden. Dieser Ansatz ermöglicht es uns den relativen Anteil von genetischer Variation und phänotypischer Plastizität entlang von Umweltgradienten im Feld zu bestimmen. Mit den gewonnenen Daten können wir trait-Hypervolumen für unsere Arten berechnen und ITV in Modelle zur ökologischen Nische integrieren. Dieses Projekt hat das Ziel die ökologische Relevanz von ITV und der zugrunde liegenden Komponenten zu untersuchen sowie die Integration von Wurzel-traits in die trait-basierte Ökologie zu unterstützen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen