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Projekt
Funktionen der Rhizosphäre bei der Wasseraufnahme von Pflanzen: Mechanische Verbindung zwischen Kohlenstoff- und Wasserflüssen im System Pflanze-Boden
Antragstellerinnen / Antragsteller
Maire Holz, Ph.D.; Professorin Dr. Johanna Pausch; Professor Dr. Mohsen Zare
Fachliche Zuordnung
Bodenwissenschaften
Förderung
Förderung seit 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 470748155
Bis heute haben wir nur bruchstückhaftes Wissen über das räumlich-zeitliche Muster des Kohlenstoffflusses in einzelne Wurzeln und ihre Rhizosphäre und auch darüber, wie solche Muster mit der Funktionsweise von Wurzeln in Bezug auf die Wasseraufnahme zusammenhängen. Der Mangel an Informationen hängt vor allem mit den technischen Schwierigkeiten zusammen, Wasser- und Kohlenstoffflüsse auf der Skala einzelner Wurzeln und ihrer Rhizosphäre zu quantifizieren, sowie mit der dynamischen Natur der Wasseraufnahme und der Wurzelexsudation in im Boden wachsenden Pflanzen. In diesem Projekt zielen wir daher darauf ab, die Wasser- und Kohlenstoffflüsse entlang des Wurzelsystems zu quantifizieren und dann das Muster der Kohlenstoffallokation in verschiedene Wurzelsegmente (d.h. Wurzeltypen und -regionen) und ihre Rhizosphäre mechanistisch mit der Funktion der Wurzeln bei der Wasseraufnahme aus dem Boden zu verbinden. Unsere zentrale Hypothese ist, dass Pflanzen mehr Kohlenstoff für die Produktion und den Erhalt einzelner Wurzeln (Typ und Regionen) mit größerer Funktionalität bei der Wasseraufnahme allozieren. Dieser Antrag umfasst drei Hauptarbeitspakete (WP). In WP1 planen wir, das Wurzelwachstum und die Wasserflussprofile entlang der Wurzel-Spross-Systeme mit Hilfe von Neutronenradiographie zu quantifizieren. Diese Ergebnisse werden mit der Modellierung des Wasserflusses und mikroskopischen Querschnitten von Wurzeln und Sprossen kombiniert, um das Profil der hydraulischen Leitfähigkeiten der Pflanzen abzuschätzen. In WP2 werden wir die Kohlenstoffflüsse durch das Boden-Pflanze-Atmosphäre-Kontinuum mechanistisch quantifizieren, indem wir eine Kombination von 13C- und 14C-Markierungsexperimenten verwenden. In WP3 werden wir schließlich ein prozessbasiertes Modell des Wasser- und Kohlenstoffflusses über das Boden-Pflanze-Atmosphäre-Kontinuum entwickeln, mit dem Ziel, die Verbindung zwischen der Kohlenstoffallokation in verschiedenen Wurzelsegmenten und ihrer Rhizosphäre und der Funktion der Wurzeln bei der Wasseraufnahme zu untersuchen. Wir werden zwei Maissorten (Wildtyp und wurzelhaarlose Mutante rth3) verwenden und sie in zwei kontrastierenden Bodentexturen (Lehm und Sand) unter variierenden Bodenwassergehalten (0,20,, 0,12 und 0,06 cm3 cm-3) anbauen. Die Kombination von Wasser- und Kohlenstoffflüssen über das Boden-Pflanzen-Atmosphäre-Kontinuum wird es uns ermöglichen, das Muster des Kohlenstoffflusses zu den einzelnen Wurzeln und ihrer Rhizosphäre mechanistisch mit der Funktion der Wurzeln bei der Wasseraufnahme zu verbinden. Diese Informationen werden ein tieferes Verständnis der Rückkopplungen zwischen Kohlenstoff- und Wasserkreisläufen über das Boden-Pflanze-Atmosphäre-Kontinuum hinweg liefern.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
