Rhizosphärenmerkmale zur Verbesserung der Pflanzenzucht für eine höhere P-Effizienz unter Wasserstress

Abstract

Die Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Klimawandel und die Verbesserung der Ressourceneffizienz moderner Kulturpflanzen, um den ökologischen Fußabdruck der modernen Landwirtschaft zu minimieren, sind zwei der zukünftigen Herausforderungen, selbst in Ländern mit fortschrittlichen Agrarsektoren wie Japan und Deutschland. Bei beiden Herausforderungen werden die Eigenschaften der Wurzeln und der Rhizosphäre eine wichtige Rolle spielen, da die effiziente Aufnahme von Nährstoffen und Wasser im Mittelpunkt des Problems steht. Jüngste Forschungen haben gezeigt, dass die Aufnahme von P und Wasser miteinander zusammenhängen, da die P-Verfügbarkeit in trockenen Böden abnimmt. Eigenschaften, die für die Aufrechterhaltung der Wurzelaktivität und der P-Aufnahme in einem solchen Szenario als wichtig gelten, sind die Freisetzung von P-solubilisierenden Exsudaten wie Schleim und Phosphatasen, die Interaktion mit P-mobilisierenden Rhizo-Mikroorganismen und die Länge der Wurzelhaare. Das Hauptziel dieses Projekts ist die Identifizierung von Wurzel- und Rhizosphärenmerkmalen, für die eine ausreichende genotypische Variation besteht, um sie in der Pflanzenzüchtung für die Entwicklung von klimaverträglichen, ressourceneffizienten Getreidesorten zu berücksichtigen. In Zusammenarbeit mit dem Pflanzengenetiker Matthias Wissuwa (JIR-CAS) werden wir die Zusammensetzung des Wurzelexsudats verschiedener Reis- und Weizenlinien untersuchen und prüfen, inwieweit die Unterschiede die P-Verfügbarkeit direkt oder indirekt durch Veränderungen in der mikrobiellen Gemeinschaft der Rhizosphäre zugunsten von P-solubilisierenden Mikroben erhöhen (WP1). In WP2 werden wir Hypothesen bezüglich der P-Solubilisierungskapazität spezifischer Wurzelexsudate testen, die von den im Boden gewachsenen Pflanzen gesammelt wurden, um festzustellen, ob spezifische Wurzelexsudate Unterschiede in der P-Aufnahmeeffizienz bei Getreide erklären können. Diese Exsudate werden dann im WP3 verwendet, um ihr Potenzial für die Entwicklung von Screening-Methoden in der Pflanzenzucht zu testen. Dieses Verfahren wird es uns schließlich ermöglichen, rhizosphärische Merkmale bei der Entwicklung neuer, ressourceneffizienter Getreidelinien zu berücksichtigen, die gut an den Klimawandel angepasst sind.