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 "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.