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 Kulturpflan-zen, um den ökologischen Fußabdruck der modernen Landwirtschaft zu minimieren, sind zwei der zukünftigen Herausforderungen, selbst in Ländern mit fortschrittlichen Agrarsektoren wie Japan und Deutsch-land. Bei beiden Herausforderungen werden die Eigenschaften der Wurzeln und der Rhizosphäre eine wichtige Rolle spielen, da die effizi-ente Aufnahme von Nährstoffen und Wasser im Mittelpunkt des Prob-lems 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 Inter-aktion 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 Getreidesor-ten zu berücksichtigen. In Zusammenarbeit mit dem Pflanzengenetiker Matthias Wissuwa (JIR-CAS) werden wir die Zusammensetzung des Wurzelexsudats verschie-dener Reis- und Weizenlinien untersuchen und prüfen, inwieweit die Unterschiede die P-Verfügbarkeit direkt oder indirekt durch Verände-rungen in der mikrobiellen Gemeinschaft der Rhizosphäre zugunsten von P-solubilisierenden Mikroben erhöhen (WP1). In WP2 werden wir Hypothesen bezüglich der P-Solubilisierungskapazität spezifischer Wur-zelexsudate testen, die von den im Boden gewachsenen Pflanzen ge-sammelt wurden, um festzustellen, ob spezifische Wurzelexsudate Un-terschiede 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 tes-ten. Dieses Verfahren wird es uns schließlich ermöglichen, rhizosphäri-sche Merkmale bei der Entwicklung neuer, ressourceneffizienter Ge-treidelinien zu berücksichtigen, die gut an den Klimawandel angepasst sind.