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Projekt
Wurzelexsudate und Enzymaktivitäten in der Rhizosphäre
Antragstellerinnen
Professorin Dr. Bahar S. Razavi; Professorin Dr. Sandra Spielvogel
Fachliche Zuordnung
Bodenwissenschaften
Förderung
Förderung von 2018 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403670038
Wurzelexsudate sind eine treibende Kraft hinter den biochemischen, raumzeitlichen Selbstorganisationsmechanismen in der Rhizosphäre. Wir gehen davon aus, dass Wechselwirkungen zwischen Wurzeln und Mikroorganismen eine wirkungsvolle Strategie darstellen, um Nährstoffmangel kleinräumig – in der Rhizosphäre – durch die Ausscheidung komplementärer (Wurzeln und Mikroorganismen) und effizienter Enzymsysteme zu begegnen und dadurch Pflanzennährstoffe zu mobilisieren. In diesem Projekt sollen Enzymgradienten in der Rhizosphäre bei optimaler Nährstoffversorgung und unter Nährstoffmangel bestimmt werden. Die Auswirkung von Wurzelexsudaten auf kinetische Parameter und Enzymeffizienz soll mittels Zymographie im zentralen Feldexperiment (CFE) des Schwerpunktprogrammes untersucht werden. Die Bedeutung von Wurzelhaaren für die Funktion der mikrobiellen Gesellschaften in der Rhizosphäre soll exemplarisch am Beispiel von Stickstoff (N) auf der Basis der mikrobiellen Allokationstheorie analysiert werden. Dabei gehen wir davon aus, dass N-Mangel die Produktion von N akquirierenden Enzymen mit hoher Substrataffinität fördert. Die Effizienz der Rhizosphärenenzyme von Maiswurzelsystemen mit und ohne Wurzelhaaren soll anhand der Km Änderungen bestimmt und mit der 15N Aufnahme der Maispflanzen aus der 15N markierten Maisstreu verglichen werden. Um N und Bor (B) mobilisierende Enzyme zu lokalisieren und zu quantifizieren, soll die Kinetik der Enzyme der C-, N- und B-Kreisläufe im Boden unter zwei verschiedenen Maisvarietäten, mit und ohne Wurzelhaare, bestimmt werden. Übereinstimmungen im raumzeitlichen Muster von Rhizodeposition und Enzymaktivitäten, in Abhängigkeit von Wurzelhaaren und Bodentextur, sollen durch Kopplung von 14C-Imaging und Zymographie identifiziert werden, um ein Bild der Selbstorganisation in der Rhizosphäre um die wachsende Wurzel zu erzeugen. Durch eine Kombination von 2D Zymographie und Mikrotomographie, zur Bestimmung der Porenverteilung und -Konnektivität im Boden, soll die 3D Zymographie als neue Methode für die 2. Phase des SPP etabliert und in der Folgephase auch für weitere Teilprojekte zur Verfügung gestellt werden. Die Kombination von Zymographie und Radioisotopenimaging mit der Bestimmung der Enzymkinetik in „Rhizosphären-Hotspots“ wachsender Wurzeln, wird es uns ermöglichen, grundlegende Rückschlüsse über die kleinräumige Interaktion von Wurzeln und Mikroorganismen zur Mobilisation von N und B in und damit über die raumzeitliche Selbstorganisation in der Rhizosphäre zu ziehen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
