Schwerpunktprogramm (SPP) 2125: Dekonstruktion und Rekonstruktion der pflanzlichen Mikrobiota, Teilprojekt: Identifizierung der Rolle von Knöllchenendophyten bei der Wirksamkeit der Stickstofffixierung

Description: Ineffektive Wurzelknöllchen treten häufig auf landwirtschaftlich genutzten Feldern auf und sind damit ursächlich für eine geringe Verbreitung von Hülsenfrüchten in landwirtschaftlichen Bereichen. Die Effektivität von Wurzelknöllchen ist das Produkt mehrerer Faktoren, die von der inhärenten Fähigkeit von Rhizobien, Stickstoff zu binden, bis zu ihrer Kompatibilität mit dem Wirt reichen. Wie andere wurzelassoziierte Mikroben die Wurzelknöllchenfunktion beeinflussen, wurde bisher nicht gründlich untersucht. In der ersten Förderperiode haben wir gezeigt, dass i) obwohl Lotus- Wurzelknöllchen verschiedener Arten und Bodeninokula von Rhizobiales-Bakterien dominiert werden, die Diversität und die genaue Zusammensetzung stark variieren können, ii) die Wurzelknöllchenzusammensetzung hauptsächlich vom Inokulum abhängt, aber der Wirtsgenotyp und Gesundheitszustand ebenfalls dazu beitragen, iii) L. burttii promiskuitiver als andere Lotus Pflanzen ist, was zur Bildung unwirksamer Wurzelknöllchen führen kann, iv) gesunde L. burttii-Wurzelknöllchen mit Pseudomonas angereichert sind und v) co-isolierte Wurzelknöllchenendophyten das Wachstum auf hostspezifische Weise fördern. In der zweiten Förderperiode wollen wir untersuchen, wie Wurzelknöllchenendophyten die Wurzelknöllchenfunktion durch Wechselwirkungen mit Rhizobien und dem Wirt beeinflussen.Für diese Versuche werden wir einen reduktionistischen Ansatz auf Grundlage der Rekonstruktion synthetischer mikrobieller Gemeinschaften in gnotobiotischen Systemen verwenden. In einer interdisziplinären Studie werden wir mit Hilfe mikrobiologischer, bioinformatischer und genetischer Methoden i) Wurzelknöllchenendophyten, die die Bildung wirksamer Wurzelknöllchen fördern, identifizieren und charakterisieren und ii) die genetischen Determinanten finden, die der wirtsspezifischen Wachstumsförderung durch Wurzelknöllchenendophyten zugrunde liegen. Dieses interdisziplinäre und gemeinschaftliche Projekt wird uns helfen, die Bildung wirksamer Wurzelknöllchen zu verstehen und damit zukünftige landwirtschaftliche Praktiken zu verbessern, um die Etablierung ineffektiver Wurzelknöllchen-Symbiosen zu vermeiden.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Leguminosen ? Rhizobium ? Stickstoff ? Pseudomonas ? Stickstofffixierung ? Studie ? Mikroorganismen ? Pflanze ? Chemical Ecology ? Microbiomes of Plant Systems ? Mikrobiome pflanzlicher Systeme ? Organismic Interactions ? Organismische Interaktionen ? chemische Ökologie ?

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Umweltbundesamt (Bereitstellung)
• Universite de Lausanne, Departement de biologie moleculaire vegetale (Projektverantwortung)

Time ranges: 2018-01-01 - 2025-12-14

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Sub project: Identifying the role of nodule endophytes in shaping nitrogen fixation effectiveness
  Description: Ineffective nodules are common in agricultural fields and constitute a limitation to the widespread use of biological nitrogen fixation in agriculture. What makes a nodule effective is the product of multiple factors, from the inherent capacity of rhizobia to fix nitrogen, to their compatibility with the host. How other root associated microbes impact nodule function has not been thoroughly investigated. In the first funding period we have shown that i) although Lotus nodules from different species and soil inoculums are dominated by Rhizobiales bacteria, the diversity and exact composition can vary greatly, ii) nodule composition largely depends on the inoculum, but the host genotype and health status also contribute, iii) L. burttii is more promiscuous than other Lotus plants, which can lead to the formation of ineffective nodules, iv) healthy L. burttii nodules are enriched in Pseudomonas, and v) co-isolated nodule endophytes promote growth in a host specific manner. In the second funding period we aim to elucidate how nodule endophytes impact nodule function through interactions with rhizobia and the host. To investigate this, we will apply a reductionist approach based on the reconstruction of synthetic microbial communities in gnotobiotic systems. In an interdisciplinary study including microbiology, computational biology and genetics we will i) identify and characterise nodule endophytes promoting formation of effective nodules and ii) find the genetic determinants underlaying host specific growth promotion by nodule endophytes. This interdisciplinary and collaborative project will help us understand the formation of effective nodules so in the future we can improve agricultural practices to avoid the establishment of ineffective root nodule symbioses. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1140731

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/401830362 (Webseite)

Status

Aktiv

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