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Projekt
Ökologie des Kern-Mikrobioms von natürlichen Lotus corniculatus-Populationen
Antragsteller
Professor Dr. Oliver Bossdorf; Professor Dr. Eric Kemen
Fachliche Zuordnung
Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
Förderung
Förderung seit 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 402220131
Die Erforschung des pflanzlichen Mikrobioms ist eine der größten Herausforderungen in der aktuellen Pflanzenwissenschaft. Insbesondere verstehen wir bisher noch sehr wenig die Dynamik von Pflanzenmikrobiomen in natürlichen Populationen und die Bedeutung verschiedener biologischer Prozesse für Mikrobiomvariation unter ökologisch realistischen Bedingungen. Wir beantragen die Fortsetzung eines Projekts, in dem wir begonnen haben, das natürliche Mikrobiom der weit verbreiteten Leguminose Lotus corniculatus (Hornklee) zu untersuchen. In unserem Projekt fokussieren wir v.a. auf Pflanzenorgan-spezifische Kernmikrobiome und auf die verschiedenen Faktoren und Prozesse, die die natürliche Mikrobiomvariation beeinflussen. In der ersten Phase des Projekts haben wir über mehrere Standorte und Jahre hinweg das Wurzel-, Spross-, Blüten- und Samenmikrobiom von L. corniculatus beprobt. Erste Analysen zeigen, dass Wurzel-Mikrobiome besonders vielfältig und stabil sind und dass die Diversität mit zunehmender Entfernung von der Wurzel abnimmt, die Mikrobiom-Variabilität der Pflanzenorgane jedoch zunimmt. Darüber hinaus fanden wir komplexe mikrobielle Netzwerke, mit mehreren Sub-Netzwerken und vielen “Hub”-Arten, die nicht Teil der Kern-Lebensgemeinschaft sind und von Standort zu Standort variieren. Um die Ursachen dieser Mikrobiom-Variationen zu verstehen, haben wir anhand von Jahrring-Analysen das Alter aller beprobten Pflanzen bestimmt und diese Pflanzen auch genotypisiert. Darüber hinaus haben wir mehrere Satellitenexperimente durchgeführt, in denen wir die Genotyp-Effekte auf die spontane mikrobielle Besiedlung und auch die vertikale Übertragung von Mikroben mittels Samen getestet haben. Schließlich haben wir begonnen, eine umfangreiche Sammlung von Mikrobenkulturen aufzubauen, die als Ressource für zukünftige Experimente und die breitere ‘scientific community’ dienen soll. In der nächsten Phase unseres Projekts planen wir insbesondere, (1) unsere Analysen Pflanzenorgan-spezifischer mikrobieller Netzwerke zu verfeinern und die Spezifität der mikrobiellen Gemeinschaften durch SynCom-Experimente zu verifizieren (unter Verwendung unserer Mikrobenkulturen), (2) die vertikal übertragenen Mikroben weiter zu charakterisieren und insbesondere ihre Funktion und Übertragungsmechanismen zu untersuchen, (3) unsere Analysen von Habitatfaktoren zu erweitern, mit einfacheren aber geografisch breiteren Probenahmen von Pflanzen und Mikrobiomen, und (4) ein Modell der L. corniculatus-Mikrobiomdynamik zu erstellen, das die Ergebnisse aus mehreren Experimenten und aus beiden Phasen integriert. Nach der zweiten Phase unseres Projekts werden wir ein umfassendes Verständnis der natürlichen Mikrobiomvariation erreicht haben und Lotus corniculatus als ein neues Modellsystem mit umfangreichen Ressourcen für die ökologische Pflanzenmikrobiomforschung etabliert haben.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
