Gängige Vorstellungen, die bestimmte ökologische Grundlagen als Voraussetzung für das Überleben von Städten erachten, würden die Existenz solcher Orte in den östlichen Steppen verneinen. Mit Karakorum, der ersten Hauptstadt des Mongolenreiches im Orkhontal, und Khar Khul Khaany Balgas im Khanuital konzentriert sich die Forschungsgruppe auf zwei solche Städte. Das Wissen über die Lebensweise der dort lebenden Bevölkerung sowie ihrer Größe ist jedoch mangelhaft. Um den Einfluss der Menschen auf ihre Umwelt zu ermitteln, die Kernfrage der hier beantragten Forschungsgruppe, gilt es zunächst ein besseres Verständnis ihrer wirtschaftlichen Aktivitäten und des Umfangs der Ressourcennutzung ihrer Umgebung zu gewinnen. Seit mehr als zwanzig Jahren erforscht die Universität Bonn Karakorum. Allerdings sind Interpretationen wenig plausibel, die sich auf eine einzige Fallstudie stützen. Die Forschungsgruppe und dieses Teilprojekt werden daher in einem strikt systematisch vergleichenden Rahmen arbeiten. Vergleiche zwischen diesen Städten sind bisher selten durchgeführt worden, ermöglichen jedoch ein tieferes Verständnis des Städtewesens in diesem Raum. Jüngst haben Surveys der Universität Bonn neue Erkenntnisse über die innere Gliederung der Städte erbracht, aber es stehen nur begrenzte Informationen über einzelne Häuser und deren Bewohner zur Verfügung. Zudem wurden in Khar Khul Khaany Balgas bisher nur wenige archäologische Forschungen durchgeführt. Die Stätte gilt als kaum erforscht und gleichzeitig als fast unberührt, was sie zu einem äußerst lohnenswerten Untersuchungsobjekt und guten Testfeld für die Bewertung der urbanen Auswirkungen macht. Den Desideraten sollen durch verschiedene Maßnahmen begegnet werden: 1) systematische Feldbegehungen in der Umgebung von Satellitensiedlungen und Residenzen nördlich von Karakorum mit einem Schwerpunkt auf der Lokalisierung von Ressourcen; 2) Ausgrabungen in verschiedenen Bereichen von Khar Khul Khaany Balgas, um eine Bandbreite von Haushalten aufzudecken und die zeitliche Entwicklung der Stadt zu bestimmen; 3) Ausgrabungen von Brennöfen unweit der Stadt, die wahrscheinlich Baumaterialien für die Stadt lieferten. Dies werden die ersten Ausgrabungen in der Stadt sein, bei denen moderne digitale Techniken und Verfahren zum Einsatz kommen. Das Projekt erfasst die wirtschaftlichen Aktivitäten der Haushalte innerhalb Khar Khul Khaany Balgas, die vielfältigen Nutzungen der Landschaft nördlich von Karakorum und darüber hinaus die ressourcen- (Holz, Wasser, Lehm) und abfallintensiven Tätigkeiten (Abgase, Asche, Schlacken) wie Metallwerkstätten oder Brennöfen. Damit fließen diese Arbeiten in die Forschungsfelder A (Siedlungssystem), B (Ressourcennutzung) und C (Versorgung der Stadt) ein, bieten den Hintergrund, um die in Forschungsfeld D (Umweltbedingungen) ermittelten Signale zu erklären und sind somit notwendig zur Klärung der Frage nach den städtischen Auswirkungen auf die Umwelt auf dem mongolischen Plateau.
Die Intensität und Häufigkeit von Dürren haben in den letzten zehn Jahren dramatisch zugenommen. Viele Wälder haben eine hohe Dürre-Anfälligkeit gezeigt, aber die Reaktionen sind komplex und nicht einheitlich, auch nicht für Bäume derselben Art. Um zu verstehen, wie Bäume auf künftige Klimabedingungen reagieren werden, ist es von größter Bedeutung auch ihre Anpassungsfähigkeit zu berücksichtigen. Änderungen der hydraulischen Eigenschaften des Xylems sind mittel- bis langfristige Anpassungen, die sich aus der Reaktion eines Baumes auf den Verlauf der Umweltbedingungen ergeben, denen er im Laufe seines Lebens ausgesetzt ist. Die Interaktion der daran beteiligten Treiber und Prozesse wie Wasserverfügbarkeit, Xylembildung, Kavitation, hydraulische Leitfähigkeit und Baumwachstum zu verstehen und zu beschreiben stellt für die Wissenschaft weiterhin eine Herausforderung dar. Mithilfe Individuen-basierter Modelle können die zugrundeliegenden Mechanismen direkt beschrieben und Merkmale als emergente Eigenschaften modelliert werden, wodurch diese Modelle auch besser als andere für Prognosen geeignet sind. Mit dem vorgeschlagenen Projekt beabsichtigen wir, das Verständnis über die Wechselwirkungen zwischen Baumwachstum, hydraulischer Architektur und Wasserverfügbarkeit zu erweitern, indem wir Muster holzanatomischer Studien für die Entwicklung eines neuen Individuen-basierten Xylem-Wachstumsmodells übernehmen und dieses in bestehende Waldsimulationsmodelle implementieren. Diese Arbeit wird sich auf einen bereits entwickelten Modellprototyp stützen und systematisch empirisch abgeleitete Hypothesen über die Interaktion von Prozessen testen. Das entwickelte Modell wird schließlich dazu dienen, die individuelle, adaptive, jährliche Veränderung der Xylemeigenschaften als Reaktion auf die Dynamik der Umweltbedingungen zu simulieren. Langfristige holzanatomische Daten aus Herkunftsexperimenten von Fagus sylvatica und Quercus rubra werden zur Modellanpassung und Kreuzvalidierung verwendet. Die Daten werden uns ermöglichen das Modell sowohl für diffus- als auch für ringporige Baumarten zu parametrisieren und die herkunftsspezifische Plastizität der Xylembildung zu charakterisieren. Mithilfe von Simulationsexperimenten sollen letztlich Chancen und Risiken unterschiedlich plastischen Xylem-Bildungsverhaltens unter verschiedenen Szenarien des Klimawandels identifiziert werden, sowohl auf Einzelbaum- wie auch auf Bestandesebene. Für letzteres soll das Xylem-Wachstumsmodell als Baustein für die Simulationsumgebung pyMANGA zur Verfügung gestellt werden, was die Integration des Xylem-Wachstumsmodells in einen bereits bestehenden Waldbestandssimulator ermöglicht. Mit dieser Erweiterung wird schließlich die lokale Konkurrenz vieler Bäume mit sich gleichzeitig entwickelnden Xylem-Merkmalen simuliert und untersucht wie sich unterschiedliche Zusammensetzungen von Arten des Xylem-Bildungsverhaltens auf die Widerstandsfähigkeit zukünftiger Waldökosysteme auswirken.
Pathogene kommunizieren während der Infektion mit ihren Wirtspflanzen, um deren Immunantworten zu unterdrücken und den Pflanzenmetabolismus zu ihrem Vorteil zu verändern. Klassisch wird hierbei Effektorproteinen die Hauptfunktion zugeschrieben, aber neue Studien zeigen, dass auch RNAs ausgetauscht werden und wesentlich zur Kommunikation beitragen. Aktuell werden extrazelluläre Vesikel (EVs) als Transportvehikel zwischen Pilz und Pflanze diskutiert. Die genetisch zugänglichen Brandpilze sind ideale Modellsysteme, um die EV-basierte RNA-Kommunikation zu untersuchen. Erste Studien zum mRNA-Transport in EVs werden bereits in dem Modellbrandpilz Ustilago maydis durchgeführt. In diesem Projekt untersuchen wir die RNA Kommunikation des Brassicaceenbrandpilz T. thlaspeos, den wir gerade als genetisch zugängliches Pathogen der Modellpflanze Arabidopsis thaliana etabliert haben. Zunächst werden wir die Fracht der EVs inventarisieren, um anschließend die Bedeutung des reichsübergreifenden RNAi und des EV-vermittelten mRNA-Transporters für die Virulenz funktional zu untersuchen. Im Gegensatz zu U. maydis hat T. thlaspeos das RNAi-System, so dass wir in einem vergleichenden Ansatz den Beitrag von mRNAs und sRNA Translokation zur Infektion bestimmen können. Was ist die Kernfracht von EVs? Sind mRNA und sRNA Effektoren gegen die gleichen pflanzlichen Prozesse gerichtet? Im Rahmen der Forschergruppe 5516, exRNA Kommunikation, wird T. thlaspeos die Brandpilze repräsentieren, da es das Potential hat, sowohl mRNAs als auch sRNAs für die lebensreichübergreifende RNA Kommunikation zu nutzen. Wir wollen insbesondere die RNA-basierten Strategien von T. thlaspeos mit vaskuläre Wurzelpathogene, Mutualisten oder Pathogen in mehrjährigen Interaktionen vergleichen. Durch diese Vergleiche erlangen wir einen detaillierten Überblick über die Rolle der RNA Effektoren in verschiedenen Infektionssystemen. Langfristig soll dann der molekulare Mechanismus der EV-Beladung mit RNAs aufgeklärt werden, um zu verstehen wie die Auswahl zwischen RNAs für Transport und Translation im Pathogen getroffen wird.
Der globale Klimawandel und landwirtschaftliche Bewirtschaftungsmethoden können erheblichen Einfluss auf Mikroorganismen haben. Die Auswirkungen von klimatisch und bewirtschaftungsbedingten Stressfaktoren auf Mikroben wurden jedoch häufig getrennt voneinander untersucht, und es bleibt zu klären, wie sich die Kombination solcher Faktoren auf das boden- und pflanzenassoziierte Mikrobiom und damit auf das Pflanzenwachstum auswirkt. In dem vorgeschlagenen Projekt werde ich zunächst untersuchen, wie sich vorhergehende landwirtschaftliche Bewirtschaftungsmethoden (konventionell vs. ökologisch) und Klimabedingungen (Ist-Zustand vs. prognostiziertes Klima) auf das Mikrobiom und damit auf morphologische und physiologische Merkmale von Weizengenotypen auswirken. Zusätzlich soll untersucht werden, wie sich das Metagenom der Weizen-Rhizosphäre unter aktuellem Wasserstress verändert. Neben der Rhizosphäre werde ich Bakterien und Pilze analysieren, die mit Samen von verschiedenen Weizengenotypen assoziiert sind, und untersuchen, wie historische Umweltbedingungen die Zusammensetzung des Mikrobioms verschiedener Weizengenotypen beeinflussen. Abschließend werde ich untersuchen, ob Veränderungen aufgrund experimenteller Faktoren in Pflanzensamen und ihrem Mikrobiom an die nachfolgende Pflanzengeneration weitergegeben werden und ob sie sich auf Merkmale auswirken, die mit dem Pflanzenwachstum und dem Pflanzenmikrobiom zusammenhängen. Zusammengenommen wird dieses Projekt entscheidend zum Verständnis der Schlüsselmikroben oder -gene beitragen, die die Fähigkeit der Pflanzen beeinflussen, Trockenheit zu widerstehen. Längerfristig könnte dieses Wissen die Entwicklung von Mikrobiom-basierten Strategien zur Steigerung der landwirtschaftlichen Produktivität in einem sich rasch verändernden Klima erleichtern.