Ökologie des Kern-Mikrobioms von natürlichen Lotus corniculatus-Populationen

01.02.2019 bis 31.01.2023

Eine der größten Herausforderungen in der aktuellen
Pflanzenwissenschaft ist es, die Diversität und Dynamik
pflanzenbewohnender Mikroben zu verstehen. Aus welchen Quellen
werden die Pflanzen besiedelt? Welche Mechanismen bestimmen die
Struktur der mikrobiellen Gemeinschaften? Wodurch entstehen die
Unterschiede im Mikrobiom zwischen Pflanzenorganen, -genotypen
und –arten, und zwischen verschiedenen Umwelten? Neue Studien
über mikrobielle Lebensmeinschaften der Modellart Arabidopsis
thaliana haben eine kleine Untergruppe sogenannter ‚Hub‘-Mikroben
entdeckt, die stark vernetzt sind und einen großen Einfluss auf die
mikrobielle Struktur und Diversität haben. Diese Studien haben auch
gezeigt, dass die ‚Hub‘-Arten wichtig sind für die Verbindungen
zwischen Wirtsgenotyp, Umwelt und Mikrobiom. Nichtsdestotrotz ist
unser Verständnis der Entstehung und Stabilität dieses Kern-
Mikrobioms, und seiner Variabilität in natürlichen
Pflanzen¬populationen, bisher noch sehr begrenzt. Um diese
Wissenslücken zu füllen, brauchen wir mehr Studien an
unterschiedlichen Pflanzenarten, die weit verbreitet sind und von
Natur aus unter verschiedenen Umweltbedingungen vorkommen, und
wir müssen diese Pflanzenarten auch in situ untersuchen. Wir
schlagen hier eine Projekt mit der weit verbreiteten Leguminose Lotus
corniculatus vor, die ein wichtiges Element mitteleuropäischer
Grünländer ist. Für unser Projekt werden wir die Forschungsplattform
der Biodiversitäts-Exploratorien nutzen, in denen L. corniculatus-
Populationen auf verschiedenen Böden und unter unterschiedlichen
Landnutzungsintensitäten vorkommt. Die einzigartigen Metadaten
dieser Plattform werden es uns erlauben, verschiedene
Umwelteinflüsse in unsere Analysen mikrobieller Netzwerke von L.
corniculatus-Rhizosphären, -Sprosse, -Blüten und -Samen mit
einzubeziehen, und so verschiedene Einflußfaktoren natürlicher
Mikrobiom-Variation voneinander zu trennen. Einen besondereren
Fokus werden wird hierbei auf den zwei grundlegenden Modi der
mikrobiellen Übertragung sein: die vertikale Übertragung durch
Samen, und die horizontale Übertragung durch Bestäuber und andere
Vektoren, oder durch ähnliche Umweltbedingungen. Zudem werden
wir unsere mikrobiellen Analysen auch mit der Fitness und dem
Genotyp der Pflanzen in Beziehung setzen. Unser Projekt wird
großangelegte Felduntersuchungen mit modernen Analysen
mikrobieller Netzwerke und einer Serie kontrollierter Experimente
verbinden, und somit eine aussergewöhnlich umfassende Studie
pflanzenbewohnender Mikroben im ökologischen Kontext darstellen.