Das Mikrobiom von Samen

Das Pflanzen-Mikrobiom umfasst komplexe mikrobielle Gesellschaften, die eine wichtige Rolle für das Pflanzenwachstum und gesundheit spielen. Bisher wurden vorwiegend Endophytengemeinschaften untersucht, die Wurzeln oder Stängeln besiedeln. Auch Samen sind von bakteriellen Endophyten besiedelt, die bisher jedoch wenig beachtet wurden. Unsere Hypothese ist, dass auch Samenendophyten eine wichtige Funktion für die Entwicklung und Anpassung der Pflanze einnehmen könnte. Im vorliegenden Projekt soll Setaria viridis als Modellpflanze herangezogen werden, um die Ökologie und Funktion des Samen-Mikrobioms zu untersuchen. S. viridis ist eng verwandt mit Mais und anderen wichtigen C4 Gräsern und hat ein kleines Genom, das vor kurzem sequenziert wurde. S. viridis kann einfach kultiviert werden und repräsentiert eine Pflanze, die in vielen Regionen zu finden ist, sich schnell an verschiedenste Umweltbedingungen adaptiert und einen Unkrautcharakter aufweist. Das Ziel dieses Projektes ist es, die Interaktion zwischen Umwelt, Pflanzengenotyp und Samenendophyten zu untersuchen und mit jenen von Stängelendophyten zu vergleichen. Samenendophyten könnten vergleichsweise konserviertere Gemeinschaftsstrukturen aufweisen, wohingegen Stängelendophyten abhängiger vom Bodenhabitat sein könnten. Es werden weiters die Quellen und Übertragungsrouten von Samenendophyten untersucht werden. Samenendophyten könnten vertikal übertragen werden oder auch vom Boden oder von Blüten stammen. Genomische Untersuchungen von ausgewählten Stämmen sollen Charakteristika identifizieren, die für die Besiedelung von und das Überleben im Samen von Bedeutung sind. Letztendlich soll die Funktion von natürlich besiedelnden Endophytengesellschaften auf das Wachstum, die Entwicklung und Adaptation von Pflanzen untersucht werden.

Das Pflanzen-Mikrobiom umfasst komplexe mikrobielle Gesellschaften, die eine wichtige Rolle für das Pflanzenwachstum und gesundheit spielen. Bisher wurden vorwiegend Endophytengemeinschaften untersucht, die Wurzeln oder Stängeln besiedeln. Auch Samen sind von bakteriellen Endophyten besiedelt, die bisher jedoch wenig beachtet wurden. Unsere Hypothese ist, dass auch Samenendophyten eine wichtige Funktion für die Entwicklung und Anpassung der Pflanze einnehmen könnte. Im vorliegenden Projekt wurden Setaria viridis und Setaria pumila als Modellpflanzen herangezogen um die Ökologie und Funktion des Samen-Mikrobioms zu untersuchen. Setaria ist eng verwandt mit Mais und anderen wichtigen C4 Gräsern und kann einfach kultiviert werden. Weiters ist Setaria in vielen Regionen zu finden und adaptiert sich schnell an verschiedenste Umweltbedingungen. Wir untersuchten Mikrobiome, die mit verschiedenen Pflanzengeweben, insbesondere Wurzeln und Ähren, vergesellschaftet sind, um herauszufinden inwieweit der Boden, die Pflanzenart oder das Gewebe Mikrobiome beeinflussen. Weiters hatten wir das Ziel die Übertragung und Besiedlungswege von Endophyten zu erforschen und zu untersuchen, ob bakterielle Endophyten die nächste Generation von Samen besiedeln. Wir konnten zeigen, dass das Pflanzengewebe einen sehr starken Einfluss auf das Pflanzenmikrobiom ausübt. Die Tatsache, dass bestimmte Taxa sowohl in Wurzeln als auch Ähren von Pflanzen, die auf unterschiedlichsten Standorten gewachsen sind, zu finden waren, weist auf eine vertikale Übertragung von manchen Endophyten hin. Wir konnten auch zeigen, dass Samen, die an Endophyten verarmt sind, mit einem schlechteren Pflanzenwachstum einhergehen.