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5.4 Wurzel-Pilz-Beziehungen

Programmbereich FUNCT
FUNCT Funktionelle Pflanzenbiologie
Programmbereich MICRO
MICRO System Pflanze-Mikroorganismen
Programmbereich BIOINF
BIOINF Genomik und Bioinformatik im Gartenbau
Programmbereich QUALITY
QUALITY Pflanzenqualität und Ernährungssicherheit
Programmbereich HORTSYS
HORTSYS Gartenbausysteme der Zukunft
Beschreibung
Mitarbeiter
Zusammenarbeit
Publikationen

Die Wurzel hat neben der Stabilisierung und Verankerung der Pflanzen im Boden vor allem die Aufgabe, für die Aufnahme von Mineralien und Wasser zu sorgen. Wichtige Voraussetzung dafür ist die Entwicklung eines gesunden Wurzelsystems, das nicht durch den Einfluss von Pathogenen geschädigt ist. Ziel des Schwerpunkts ist die Aufklärung der Prozesse, wie endophytische Pilze die Funktionen des Wurzelsystems unterstützen.

KOOPERATIONSPARTNER

NAME
Standort
Land
Freie Universität Berlin
Berlin
Deutschland
Humboldt-Universität Berlin
Berlin
Deutschland
Institute of Bioanalytical Sciences (IBAS)
Bernburg
Deutschland
Institut für Phytopathologie und Angewandte Zoologie (IPAZ)
Gießen
Deutschland
Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie (MPI-MP)
Golm
Deutschland
Ecole Normale Superieure Lyon
Lyon
Frankreich
Université de Bourgogne Dijon
Dijon
Frankreich
INOQ GmbH
Schnega
Deutschland
Eötvös Loránd Universität
Budapest
Ungarn

Die Versorgung der Pflanzen mit mineralischen Nährstoffen ist Grundlage für ihr Wachstum. Viele Pflanzen bewerkstelligen diese Versorgung in Lebensgemeinschaften mit pilzlichen Endophyten, die dafür als Gegenleistung Kohlenhydrate erhalten. Im ersten Projekt soll zum einen untersucht werden, wie die Aufnahme von Mineralien aus dem Substrat und die Weiterleitung an die Pflanze reguliert wird. Dazu werden mikrobiologische, physiologische und molekularbiologische Methoden bei den beiden Modellen Rhizophagus irregularis (bildet arbuskuläre Mykorrhiza) und Piriformospora indica (bildet keine klassische Mykorrhiza). Zum zweiten sollen Gaswechselmessungen kombiniert mit Untersuchungen zur Metabolit-Zusammensetzung und Genexpression dazu beitragen, den Kohlenhydratfluss von der Photosynthese über die Verteilung in der Pflanze bis hin zum Stoffwechsel im Pilz zu klären:

Bodenbürtige Schädlinge sind schwer zu bekämpfen, und über die Biologie der Wechselwirkung mit der Pflanze ist wenig bekannt. Es konnte aber gezeigt werden, dass Wurzeln, die von Mykorrhizapilzen besiedelt sind, eine deutlich erhöhte Widerstandskraft gegen Pathogene aufweisen. Im zweiten Projekt des Schwerpunkts werden Systeme für trilaterale Wechselwirkungen zwischen Wurzeln, Pathogene und symbiontische Wurzelendophyten weiter optimiert. Gene werden identifiziert, die spezifisch exprimiert sind, wenn Wurzeln durch Endophyten geschützt werden. Diese Gene gilt es, anschließend funktionell zu charakterisieren.

Wurzelbesiedelnde Pilze stehen an einer der Verbindungsstellen zwischen Pflanze und Umwelt. Die Ergebnisse der Arbeiten des Schwerpunkts sollen zum gezielten Einsatz dieser Pilze bei der Pflanzenanzucht beitragen. Ihr Einsatz kann in einer sich verändernden Umwelt und wandelnden Gesellschaft zentraler Bestandteil zukünftiger Bewirtschaftungssysteme sein, in denen es gilt, wirtschaftlich und ökologisch nachhaltig gesundes Gemüse und ansprechende Zierpflanzen zu produzieren.

Weitere Projekte, die Drittmittel-finanziert sind oder durch Stipendiaten durchgeführt werden, beschäftigen sich mit dem Einfluss pilzlicher Wurzelendophyten auf die Toleranz von Pflanzen gegen abiotischen Stress. Dabei konzentrieren wir uns auf Probleme, die durch Schwermetalle und erhöhte Salzkonzentrationen auftreten.