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Projekt
Endophyten und lokale Anpassung modulieren die Reaktion von Wasserpflanzen auf Erwärmung und Stress durch Sauerstoffmangel
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professorin Dr. Sabine Hilt; Professor Thorsten Reusch, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 515385982
Aquatische Gefäßpflanzen sind wichtige Bestandteile von marinen und Süßwasser-Ökosystemen, ihre Bestände sind jedoch stark zurückgegangen. Ihre Reaktion auf verschiedene Stressfaktoren, die Resistenz bestimmter Genotypen, die lokale Anpassung und die Kreuztoleranz sind jedoch noch weitgehend unerforscht. Teilprojekt (TP) 3 der Forschungsgruppe PlantsCoChallenge konzentriert sich auf zwei aquatische Modellarten: Zostera marina (Gewöhnliches Seegras) und Stuckenia pectinata (Kamm-Laichkraut). Die Hauptziele sind (i) die Identifizierung mikrobieller Assoziationen durch eine umfassende Bestandsaufnahme der Mikroben wie Bakterien, Pilze und Protisten beiden Arten (zusammen mit Z2), (ii) die Dynamik des pflanzlichen Mikrobioms unter Stressbedingungen zu erforschen und zu untersuchen, wie endophytische Pilze und Protisten die Pflanzentoleranz und -resistenz beeinflussen, (iii) Untersuchung der Auswirkungen abiotischer Stressoren, insbesondere Sauerstoffmangel und Erwärmung, auf Fitnessparameter (Photosyntheseraten, Wachstumsraten) und der Anfälligkeit dieser Wasserpflanzen für Krankheitserreger, (iv) Bewertung, ob Pflanzenpopulationen und ihre zugehörigen Mikrobiome lokal an verschiedene Stressumgebungen angepasst sind, unter Berücksichtigung von "trade-offs" zwischen Resistenz und Wachstum und (v) bei Z. marina Durchführung kontrollierter Inokulationen mit endophytischen Protisten, um die Auswirkungen der ubiquitären Labyrinthuliden auf die Stresstoleranz der Pflanzen zu untersuchen. Unsere wichtigsten Forschungshypothesen sind, dass sowohl Z. marina als auch S. pectinata ein charakteristisches endophytisches Mikrobiom besitzen, das mit abiotischen Stressbedingungen korreliert. Dies würde darauf hindeuten, dass Sauerstoffmangel und Erwärmung synergetisch wirken können, um das Pflanzenwachstum negativ zu beeinflussen und die Anfälligkeit für Krankheitserreger zu erhöhen. Wir erwarten außerdem, dass sich die Interaktion zwischen Pflanzen und ihren endophytischen Pilzen und Protisten unter bestimmten Stressbedingungen von vorteilhaft zu pathogen verändern kann. TP3 wird untersuchen, ob Pflanzenpopulationen entlang von Gradienten von Erwärmung und Sauerstoffmangel eine lokale Anpassung an diese Stressoren aufweisen, und ob biotische Interaktionen innerhalb des Mikrobioms diese Anpassung vermitteln können. TP3 wird Felduntersuchungen und Laborexperimente unter kontrollierten Bedingungen, einschließlich eines Experimentes mit beiden Arten in Brackwasser, umfassen. Gnotobiotische Klimakammern erlauben Studien mit kontrollierter Mikrobiom-Zusammensetzung. Die Untersuchungen im TP3 sind eng mit Studien zu terrestrischen Pflanzen in TP1 und TP5 verbunden. Multi-omics-Analysen (Transcriptomics und Metabolomics) werden ein Verständnis der Gen-Metaboliten-Netzwerke und der Biosynthese von Sekundärmetaboliten in diesen Wasserpflanzen sowie der molekularen Korrelate der Anpassungen an verschiedene biotische und abiotische Stressoren ermöglichen (zusammen mit Z1).
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
