Strigolactone, Regulatoren des Rhizosphären-Mikrobioms

Strigolactone

Pflanzen sind auf Interaktionen mit mikrobiellen Symbionten in der Rhizosphäre angewiesen – besonders, wenn die Nährstoffversorgung begrenzt ist. Wir untersuchen, wie Pflanzen je nach Verfügbarkeit von Phosphor im Boden auf ihr Mikrobiom Einfluss nehmen.

Strigolactone (SL) sind neu entdeckte Pflanzenhormone, welche die Pflanzenmorphologie regulieren. Zusätzlich zur endogenen Hormonfunktion werden SL auch von den Wurzeln in die umgebende Erde abgegeben, wo sie als Signalstoffe wirken und die Kolonisierung der Pflanzenwurzeln durch arbuskuläre Mykorrhizapilze (AMP) auslösen. AMP sind im Boden lebende nützliche Pilze, die symbiotische Beziehungen mit den Pflanzenwurzeln eingehen und das Pflanzenwachstum oft unterstützen. Die Exsudation von SL wird insbesondere unter Bedingungen mit limitierender Verfügbarkeit von Phosphor (P) gefördert (wenn Pflanzen für die P-Aufnahme besonders stark auf AMP angewiesen sind) und ist ein Mechanismus, um AMP anzulocken. Pflanzenwurzeln gehen aber nicht nur Verbindungen mit AMP ein, sondern auch mit einer breiten Palette anderer Mikroorganismen. Die Gesamtheit dieser Mikroorganismen – Bakterien und Pilze – stellt das Mikrobiom der Pflanze dar und leistet einen wichtigen Beitrag zum Wachstum und zur Gesundheit der Pflanze.

Die Wirkungen der SL auf die mikrobiellen Gemeinschaften sind bisher noch nicht untersucht. Dieses Projekt befasst sich mit verschiedenen wichtigen Aspekten zur Bedeutung der SL als Regulatoren des Mikrobioms der Rhizosphäre:

  • Wir untersuchen die Wirkungen der SL auf das Mikrobiom der Rhizosphäre bei einer Reihe von Pflanzenarten und bei Petunien-Linien, die SL in verschiedenen Mengen exsudieren.

  • Da AMP – wichtige Akteure des Mikrobioms der Rhizosphäre – sehr empfindlich auf den P-Gehalt des Bodens reagieren, prüfen wir auch die mikrobiellen Gemeinschaften der Rhizosphäre entlang eines P-Gradienten. Wir untersuchen die dynamischen Veränderungen dieser mikrobiellen Gemeinschaften (einschliesslich AMP) bei Petunien aufgrund verschiedener P-Gehalte des Bodens.

    Die Innovation dieses Projekts besteht darin, dass die Rolle der SL im Kontext mikrobieller Gemeinschaften und ihre modulierende Wirkung auf das Mikrobiom der Rhizosphäre in Abhängigkeit der P-Verfügbarkeit im Boden untersucht werden. Mit diesem Projekt sollen grundlegende Kenntnisse zu den Mechanismen gesammelt werden, mit denen Pflanzen das zu ihnen gehörende Mikrobiom je nach der Verfügbarkeit von Phosphor im Boden beeinflussen. Dieses Wissen ist für die Entwicklung nachhaltiger landwirtschaftlicher Low-Input-Systeme wichtig.

Dieses Projekt wird finanziert vom Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) und ist Teil der COST-Aktion FA1206 "Strigolactones: biological roles and applications". Es wird in enger Zusammenarbeit mit Prof. Didier Reinhardt (Universität Freiburg, Schweiz) sowie Dr. Lorenzo Borghi und Prof. Enrico Martinoia (Universität Zürich, Schweiz) durchgeführt.