Das Projekt "Multitrophic Interactions with Oaks (TrophinOak); PART 1: RootPatho-EM; PART 2: RootCons" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Bodenökologie durchgeführt. Part 1: RootPatho-EM- Genregulation und C und N Flüsse während des endogenen rhythmischen Wachstums der Eiche unter dem Einfluss von mykorrhizalen sowie von pathogen biotrophen Interaktionen . Bäume produzieren Photoassimilate und mobilisieren Nährstoffe für ihr Wachstum. Diese werden aber auch von förderlichen und schädlichen biotrophen Partnern genutzt. Wie bei anderen Bäumen folgt das Wachstum von Eichen einem endogenen Rhythmus mit alternierenden Spross- und Wurzelwachstumsschüben, die eng mit C-Allokation verknüpft sind und die Bildung ektomykorrhizaler Symbiosen zwischen Wurzeln und Bodenpilzen beeinflussen. Die Auswirkungen der Rhythmizität auf die Interaktionen mit dem Ektomykorrhizapilz Piloderma croceum und die Empfindlichkeit gegenüber dem Wurzelpathogen Phytophthora quercina liegen im Fokus des Projektteils. In kontrollierten Experimenten an in vitro Stecklingen unter Einfluss der Mikroorganismen werden parallel zur Untersuchung der Genregulation mit Microarrays die Ressourcen-Allokation (C und N) mittels 13C und 15N Markierungen quantifiziert. In weiteren Experimenten werden die Einflüsse von klimatischen Änderungen, Nachbarbäumen und Aktinomyzeten untersucht. Des Weiteren übernimmt das Projektteildie zentralen Aufgaben der Produktion von Eichenstecklingen und der C Allokationsanalyse für den gesamten Antrag und trägt zu seiner gemeinsamen experimentellen Plattform (JEP) für funktionelle Vergleiche zwischen Genregulation und Ressourcenallokation entscheidend bei.Part 2: RootCons- Auswirkungen von wurzel- und pilzfressenden Bodentieren auf Rhizosphären-interaktionen und Eichenwachstum. Das geplante Projekt untersucht die Interaktionen zwischen Bodenfauna und Genregulation von mykorrhizierten und nicht-mykorrhizierten Eichenstecklingen. Der Fokus liegt auf den dominanten wurzel- und pilzfressenden Invertebraten der Rhizosphäre, Nematoden und Collembolen. Die Effekte auf die Genexpression der Pflanzen werden mittels Microarray und qRT-PCR, und parallel die Kohlenstoff- und Stickstoffallokationsmuster über Pulsmarkierung mit 13CO2, und 15N erfasst. Beide rhythmischen Phasen, Spross- und Wurzelwachstumsschub, werden untersucht. In einem weiteren Experiment wird der zeitabhängige Fluss des Kohlenstoffes in verschiedene Kompartimente der Rhizosphäre (Wurzel, Mikroorganismen, Pilzfresser) über die Bestimmung von 13C/12C in Gesamtgewebe und spezifischen Fettsäuren ermittelt. Der Effekt von Nematoden und Collembolen allein sowie in Kombination wird quantifiziert. Zusätzlich werden die Wechselwirkungen zwischen wurzelherbivoren Nematoden und nützlichen Rhizosphärenorganismen (Actinomyceten) untersucht, um ein vollständiges Bild der mikrobiellen Interaktionen in der Rhizosphäre zu erhalten. Ziel des Projektes ist es, einen detailierten Einblick in die Veränderungen der Genexpression und Kohlenstoffallokation der Eichenstecklinge durch tierische Konsumenten im Boden, und deren Auswirkungen auf Mikroorganismen der Rhizosphäre, zu erhalten.
Das Projekt "Charakterisierung eines hypovirulenten Chrysovirus aus Fusarium graminearum: Prozessierung der viralen Proteine, Replikation und Infektion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Biologie, Biozentrum Klein Flottbek und Botanischer Garten durchgeführt. Das Isolat Fusarium graminearum China 9 (Fg-ch9) zeigt nach Infektion auf Weizen und Mais gegenüber anderen Isolaten, wie dem Wildtyp Fg-PH1, eine verringerte Virulenz. Dieses Phänomen der Hypovirulenz ist von einigen filamentösen phytopathogenen Pilzen beschrieben worden und wird durch Mykoviren verschiedener Genera verursacht. Auch aus dem Fg-ch9 konnte ein isometrisches 35 bis 40 nm Mykovirus isoliert werden (V-ch9), dessen Sequenz eine hohe Ähnlichkeit mit Chrysoviren (Familie Chrysoviridae) aufweist. Das Genom dieses Mykovirus ist auf fünf dsRNAs verteilt, auf welchem jeweils ein Offenes Leseraster (ORF) für Proteine zwischen 79 und 127 kDa kodiert. Das 127 kDa Protein des ORF von RNA 1 kodiert für die RNA-abhängige RNA Polymerase, welche Bestandteil des Partikels ist. Die Translationsprodukte der ORFs von RNA 2 und RNA 3 bilden als prozessierte Derivate das Kapsid. Das Translationsprodukt von RNA 5 ist nicht Bestandteil des Partikels und weist Zink-Finger Motive auf. Für dieses Protein wurde die Fähigkeit zur Suppression von gene silencing nachgewiesen. Ob das Translationsprodukt von RNA 4 prozessiert wird und welche Funktion es hat, ist gegenwärtig unklar. Das Interesse an Mykoviren ist erst in den letzten Jahren gestiegen, so dass die Replikation und Interaktionen zwischen Pilz und Virus wenig erforscht sind. Nach der Sequenzierung und Klonierung der viralen RNAs des V-ch9 und ersten Analysen zur Funktion der von den ORFs exprimierten Proteine und deren Prozessierung sollen deswegen im nächsten Schritt die Prozessierung sowie das zeitliche Auftreten während der Replikation genauer untersucht werden. Aus diesen Daten können möglicherweise Rückschlüsse auf deren Funktion(en) gezogen werden. Die genaue Analyse der Funktion muss dann in einem weiteren Schritt mit Hilfe der Reversen Genetik analysiert werden. Da dsRNA Viren für ihre Replikation ihre RNA-abhängige RNA Polymerase und eine schützende Hülle benötigen, ist für das V-ch9 und alle anderen dsRNA Mykoviren die Reverse Genetik zwar prinzipiell möglich, jedoch ungleich aufwändiger als für ssRNA Viren, bei denen eine virale RNA infektiös ist. Neben dem System an sich fehlen für das Virus aus Fg-ch9 eine einfache Methode der Infektion und ein Wirt, in dem das Virus stabil repliziert. Hier sollen über die Testung der Infektion über Anastomosen und die Etablierung eines geeigneten Wirtes für die Replikation über Eliminierung des Virus aus Fg-ch9 bzw. Modifikation eines Laborstammes von F. graminearum weitere Voraussetzungen für das Etablieren eines Systems zur Reversen Genetik geschaffen werden.Bei Kenntnis der Replikation und Kenntnis der Funktion der viralen Proteine können Konzepte für den Einsatz der Hypovirulenz in der Praxis entwickelt werden.
Das Projekt "Multitrophic Interactions with Oaks (TrophinOak); Part 3: Physiologische und molekulare Antworten der Eiche (Quercus robur) auf die Interaktion mit Eichenmehltau (Microsphaera alphitoides) und dem Mykorrhiza-Helfer-Bakterium Streptomyces AcH 505 (LeafPatho-MHB)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Bodenökologie durchgeführt. Die Wurzeln der meisten Bäume der gemäßigten Zonen gehen eine Verbindung mit Ektomykorrhizapilzen ein. Die hieraus resultierende Symbiose übt einen großen Einfluss auf die Pflanze aus. Am häufigsten wurde ein verbesserter Ernährungsstatus der Pflanze dokumentiert, jedoch wurden auch andere Effekte beobachtet, so z.B. eine erhöhte Resistenz gegen Wurzelpathogene. Die Entwicklung einer Ektomykorrhiza führt des Weiteren zur Ausbildung einer spezifischen mikrobiellen Gemeinschaft. Einige dieser Bakterien, die die Ausbildung der Mykorrhiza fördern, werden als Mykorrhiza-Helfer-Bakterien (MHB) bezeichnet. Die Gesamteinflüsse der MHBs auf die Pflanze und der Mykorrhizabildung auf die pflanzliche Abwehr gegen Blattpathogene wurde bisher nicht detailliert untersucht. Die Hauptziele dieses Projektteils sind zu untersuchen, wie die Stieleiche (Quercus robur L.) die physiologischen und molekularen Antworten während der Interaktionen mit drei natürlicherweise vorkommenden Mikroorganismen koordiniert. Hierzu gehört der Erreger des Eichenmehltaus, Microsphaera alphitoides, ein MHB und der Ektomykorrhizapilz Piloderma croceum. Die Auswirkungen dieser drei Mikroorganismen auf Genregulation und Assimilatverteilung werden über Microarray-Analyse sowie durch Kohlenstoffmarkierung verfolgt. Nachfolgend sollen Mykorrhiza-assoziierte Bakterien bezüglich ihres Effektes auf die pflanzliche Resistenz gegen Wurzelpathogene und Blattherbivore, Photosynthese und Assimilatverteilung untersucht werden.