Studie enthüllt Schlüsselrolle der Pflanzen-Bakterien-Kommunikation für die Bildung eines gesunden Pflanzenmikrobioms

In einer interdisziplinären Studie haben Forscher herausgefunden, dass symbiotische Bakterien über bestimmte Moleküle mit Hülsenfruchtpflanzen kommunizieren und dass diese Kommunikation Einfluss darauf hat, welche Bakterien in der Nähe der Pflanzenwurzeln wachsen. Die Erkenntnisse geben Aufschluss darüber, wie Pflanzen und Bodenbakterien vorteilhafte Partnerschaften für die Nährstoffaufnahme und Widerstandsfähigkeit bilden. Diese Ergebnisse sind ein Schritt zum Verständnis, wie die Kommunikation zwischen Pflanzen und Bodenbakterien zu spezifischen vorteilhaften Verbindungen führen kann, die Pflanzen mit Nährstoffen versorgen.

Der Ergebnisse In Naturkommunikation stellen fest, dass symbiotische, stickstofffixierende Bakterien aufgrund ihrer signalbasierten Kommunikation mit dem Wirt der Hülsenfruchtpflanze die Dominanz unter den Bodenmikroben sicherstellen können. Forscher fanden heraus, dass Hülsenfrüchte, wenn sie Stickstoff benötigen, von den Wurzeln aus bestimmte Moleküle in den Boden aussenden, die wiederum von den symbiotischen Bakterien erkannt werden, um ein weiteres Molekül zu produzieren, den Nod-Faktor, der wiederum von der Hülsenfruchtpflanze erkannt wird.

Wenn diese gegenseitige Erkennung hergestellt ist, verändert die Pflanze die Gruppe der von der Wurzel abgesonderten Moleküle und beeinflusst auf diese Weise den Boden, in dem Bakterien in der Nähe ihrer Wurzeln wachsen können.

Pflanzen wie Hülsenfrüchte haben eine besondere Beziehung zu bestimmten Bakterien im Boden. Diese Bakterien helfen den Pflanzen, in stickstoffarmen Böden zu wachsen, indem sie Stickstoff aus der Luft in eine nutzbare Form umwandeln. Abhängig vom im Boden verfügbaren Stickstoff können sich Hülsenfrüchte in unterschiedlichen Zuständen befinden: Stickstoffmangel, Partnerschaft mit den Bakterien oder Verwendung von Stickstoff aus anorganischen Quellen wie Nitrat.

Es wurde bereits gezeigt, dass die Symbiose mit stickstofffixierenden Bakterien die übrigen Mikroorganismen beeinflusst, die um die Pflanzenwurzeln herum leben. Es ist jedoch nicht immer klar, wie sich diese Partnerschaft auf andere Mikroben auswirkt und ob sie davon abhängt, wie viel Stickstoff die Pflanze hat.

In der neuen Studie stellte das Team fest, dass die Bakteriengemeinschaften um die Wurzeln und im umgebenden Boden je nach Stickstoffstatus der Pflanze unterschiedlich sind und eine Vorhersagekraft für diesen haben. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass der Signalaustausch zwischen der Hülsenfrucht und ihrem Symbionten eine entscheidende Rolle bei der Modulation des Profils der von der Wurzel abgesonderten Moleküle spielt und den Aufbau eines symbiotischen Wurzelmikrobioms beeinflusst.

Die Ergebnisse liefern wertvolle Einblicke in das komplexe Zusammenspiel zwischen Stickstoffernährung, Nod-Faktor-Signalisierung und Wurzelmikrobiomaufbau. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung von Symbiose und Stickstoffernährung für die Gestaltung der Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Bakterien und bieten potenzielle Anwendungen in der Landwirtschaft und im nachhaltigen Pflanzenwachstum.

Dies ist ein klares Beispiel für interdisziplinäre Forschung, bei der verschiedene Arten von Fachwissen in Chemie von Prof. Dr. Marianne Glasius von der Universität Aarhus zur Analyse von Wurzelexsudaten, in Mathematik von Prof. Dr. Rasmus Waagepetersen zur Entwicklung von Vorhersagemodellen und in Pflanzengenetik eingesetzt werden Mikrobiom von Prof. Dr. Simona Radutoiu haben komplexe kausale Untersuchungen wurzelassoziierter Bakteriengemeinschaften ermöglicht.

Durch die Integration dieser unterschiedlichen Bereiche konnten die Forscher wichtige Fragen dazu beantworten, wie sich Stickstoffversorgung und Symbiose auf die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Bakterien auswirken, und so wertvolle Erkenntnisse für eine nachhaltige Landwirtschaft gewinnen.