Endophyten und invasive Pflanzen: Wie beeinflussen endophytische Pilze Wachstum, Umwelttoleranz und Konkurrenzstärke von invasiven Knöterichen ?

15.08.2017 bis 14.08.2020

Invasive Pflanzen verursachen erhebliche ökologische und ökonomische Probleme, und es ist daher wichtig, zu verstehen, was diese Pflanzen so konkurrenzstark und dominant macht. Neuerdings gibt es immer mehr Hinweise darauf, dass bei vielen Pflanzeninvasionen die Bodenmikroben eine Schlüsselrolle spielen. Diese Ergebnisse sind jedoch meist recht ungenau, und wir wissen bisher nicht, welche Gruppen von Mikroorganismen hierfür verantwortlich sind. Eine besondere Gruppe von Bodenmikroben, die vielfältig und weit verbreitet aber nach wie vor wenig verstanden ist, sind die Endophyten der Ordnung Sebacinales. Sie sind in der Regel schwer zu isolieren und zu kultivieren, und deswegen gab es bisher kaum Möglichkeiten für experimentelle Untersuchungen zu ihren ökologischen Auswirkungen. Wir schlagen ein Forschungsprojekt vor, in dem wir die Auswirkungen von Pilz-Endophyten auf Wachstum, Umwelttoleranz und Invasionserfolg von exotischen Knöterichen (Fallopia ssp.) testen wollen. Die Knöteriche zählen zu den weltweit problematischsten invasiven Pflanzen. In unserem Projekt werden wir mit dem Sebacinales-Stamm Sebacina herbamans arbeiten, der in unserer Arbeitsgruppe isoliert wurde. Wir wissen aus Vorstudien, dass S. herbamans stark das Pflanzenwachstum beeinflussen kann, dass die Art häufig in invasiven Knöterichen zu finden ist, und dass wir in der Lage sind, die Knöteriche experimentell mit S. herbamans zu inokulieren. Wir wissen zudem bereits, dass (bisher unbekannte) Bodenmikroben die Dominanz der invasiven Knöteriche gegenüber einheimischen Pflanzen stark fördern. Unser Projekt wird sich aus drei komplementären Teilen zusammensetzen: (1) Einem Laborexperiment, in dem wir die Auswirkungen der Endophyten auf das Wachstum von invasiven Knöterichen unter streng kontrollierten Bedingungen testen werden. (2) Ein ökologisch realistischeres Freilandexperiment, in dem wir die Auswirkungen der Endophyten auf Konkurrenzfähigkeit und Invasionserfolg der Knöteriche in einheimischen Pflanzengesellschaften unter unterschiedlichen Umweltbedingungen tested werden. (3) Eine Feldstudie, in der wir versuchen wollen, die Vielfalt und Abundanz von Endophyten mit dem Invasionserfolg des Knöterichs im Freiland zu verknüpfen. In den ersten beiden Teilen des Projekts werden wir Knöteriche experimentell mit Sebacina herbamans inokulieren, und wir werden den Erfolg dieser Inokulation stets durch Mikroskopie überprüfen, sowie die Kolonisationsraten der Endophyten durch real-time PCR quantifizieren. In der Feldstudie werden wir eine Next-Generation- Sequenzierungsmethode verwenden, um nicht nur die Häufigkeit von S. herbamans, sondern auch die anderer wurzelassoziierter Pilze in verschiedenen Habitaten und invasiven Knöterich-Populationen zu vergleichen. Unser Projekt wird auf einzigartige Weise Invasionsbiologie mit Endophyten-Forschung verknüpfen, und wir hoffen, dass es wichtige neue Erkenntnisse sowohl in der Ökologie der Endophyten als auch der Invasionsbiologie liefern wird.