M. Sc. Axel Touw

In den letzten Jahrzehnten wurde immer deutlicher, dass Mikroben Pflanzen dabei unterstützen, sich an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Das führt zu einer verbesserten Leistung und Fitness. Die Pflanze und das mit ihr verbundene Mikrobiom werden häufig als Holobiont betrachtet. Das Mikrobiom stellt ein Reservoir zusätzlicher (ökologischer) Funktionen wie Nährstofferwerb und Krankheitsbekämpfung dar und sorgt für die Modulation des Sekundärmetaboloms. Insbesondere Wurzeln beherbergen ein reichhaltiges Mikrobiom. Das ist auf die Umweltbedingungen im Boden und die großen Mengen an kohlenstoffreichen Photosynthaten zurückzuführen, die die Pflanzen in die Rhizosphäre abgeben. Darüber hinaus geben die Wurzeln Wurzelexsudate ab, die die Zusammensetzung des Wurzelmikrobioms beeinflussen. Der Rückkopplungszyklus zwischen dem Sekundärmetabolismus und dem Wurzelmikrobiom kann zu unterschiedlichen Pflanzenchemotypen führen, die von der Chemodiversität der Pflanzen und der Zusammensetzung der Bodenmikrobiota abhängen. Wie sich dieser Rückkopplungszyklus jedoch auf die Interaktionen zwischen Pflanzen und anderen Organismen in der Umwelt auswirkt, ist weitgehend unbekannt.

In meinem Projekt untersuche ich die wechselseitige Beziehung zwischen dem pflanzlichen Sekundärmetabolom und dem Mikrobiom der Rhizosphäre, wie diese Beziehung die Zusammensetzung des Holobionten beeinflusst und wie sich dies auf die Interaktionen zwischen Pflanzen und Organismen in der Umwelt auswirkt, einschließlich Insektenherbivoren und Nematoden. Darüber hinaus untersuche ich die Bildung von ober- und unterirdischen Gemeinschaften, die mit verschiedenen Holobionten assoziiert sind. Dazu kombiniere ich Gewächshaus- und Freilandexperimente mit analytischen Plattformen wie GC- und LC-MS-Analysen zur Untersuchung des Sekundärmetaboloms mit Metagenomik und -Transkriptomik zur Untersuchung der Zusammensetzung und Funktion des Mikrobioms. Schließlich führe ich Bioassays durch, um zu untersuchen, wie das Vorhandensein von Mikroben die Interaktionen zwischen Pflanzen und Bodenorganismen, einschließlich pflanzenfressender Insekten, wie der Kohlwurzelfliege, verändert.