Der Klimawandel und die Notwendigkeit, Ressourcen (Wasser, Düngemittel, Pestizide usw.) effizienter zu nutzen, erfordern Pflanzen, die widerstandsfähiger gegen Umweltschwankungen und Stress sind und dennoch stabile Erträge unterstützen. Pflanzen bauen vorteilhafte symbiotische Wechselwirkungen mit Mikroben auf, die die Ernährung und das Wachstum von Pflanzen aufrechterhalten können. Diese Wechselwirkungen sind bereits entscheidend für die Stabilität einiger Ernteerträge, insbesondere der Leguminosen. In ähnlicher Weise erleichtern Symbiosen zwischen Pflanzen und Mikroben in natürlichen Ökosystemen die Etablierung und Ausbreitung invasiver Pflanzenpopulationen, denen Mikroben ähnliche Vorteile verleihen wie Nutzpflanzen. Die historische Exposition von Organismen gegenüber biotischen Interaktionen über evolutionäre Zeitskalen oder sogenannte öko-evolutionäre Erfahrung (EEE) wurde verwendet, um den Erfolg solcher Invasionen zu erklären. Könnte die Betrachtung des EEE-Konzepts ein neues Licht darauf werfen, wie die gegenseitigen Wechselwirkungen zwischen einheimischen Pflanzen und Bodenmikroben verbessert werden können?

Rooibos (Aspalathus linearis)-Setzlingsbaumschulen und -plantagen grenzen an Wildpopulationen in der Fynbos-Vegetation Südafrikas an. Dies ist ein Beispiel für eine Leguminosenpflanze, bei der mikrobielle Wurzelsymbiosen eine wichtige Rolle für die Pflanzenernährung und das Pflanzenwachstum spielen, sowohl in der Kultur als auch in der Wildnis. Rooibos stellt ein ideales System dar, um zu untersuchen, ob moderne Sorten im Vergleich zu ihren wilden Vorfahren die Fähigkeit bewahren, von Rhizobien und arbuskulären Mykorrhizapilzen zu profitieren. Bildnachweis: A. Kamath (via flickr).

In einem kürzlich in AoBP veröffentlichten Editor's Choice Viewpoint, ramoneda et al. Entwicklung eines neuen Rahmens unter Verwendung des EEE-Konzepts, das auf den Parallelen zwischen mikrobiellen Symbiosen in Nutzpflanzen und invasiven Pflanzen aufbaut. Dieser Rahmen kann Aufschluss darüber geben, ob moderne Nutzpflanzen die Fähigkeit bewahren, symbiotische Vorteile aus Mikroben zu ziehen, und ob Züchtungsprogramme auf Symbiosen für die zukünftige Pflanzenproduktion abzielen könnten. Abschließend betonen die Autoren, wie wichtig es ist, EEE von wildlebenden Verwandten von Nutzpflanzen und ihren nützlichen Mikroben in Zuchtprogrammen zu berücksichtigen. Dies wird es modernen Sorten ermöglichen, angesichts widriger Umweltbedingungen weitere Vorteile aus symbiotischen Leistungen zu ziehen.

Forscher-Highlight

Josef Ramoneda

Josep Ramoneda wurde am Imperial College London in mikrobieller Ökologie ausgebildet und zog 2016 in die Schweiz, um an der ETH Zürich über Pflanzen-Mikroben-Interaktionen zu promovieren. Josep befindet sich derzeit am Ende seiner Promotion und befasst sich mit der Ansammlung und Biogeographie symbiotischer mikrobieller Gemeinschaften in verschiedenen Böden und Pflanzenpopulationen in Südafrika. Er ist auch an der Beschreibung der Verbreitung und Funktionen von cyanobakteriellen Mattengemeinschaften in der Antarktis und der Kartierung der cyanobakteriellen Biomasse im globalen Ozean beteiligt.

Josep ist ein mikrobieller Ökologe, der daran interessiert ist, die Mechanismen zu erklären, die die Verteilung und Funktion von Bakterien und Pilzen über zeitliche und räumliche Skalen hinweg antreiben. Der größte Teil seiner Forschung basiert auf der Anwendung von Erkenntnissen aus der Theorie der ökologischen Invasion, um zu verstehen, warum wir bestimmte Mikroben in verschiedenen Lebensräumen finden. Er hat diese Konzepte angewendet, um zeitliche Veränderungen in der Diversität von Bakteriengemeinschaften zu erklären und Wege aufzuzeigen, ungenutzte mikrobielle Funktionen zugunsten der Pflanzenproduktion zu erforschen.