Forschungsbereich
Wurzelwachstum ist ein sehr dynamischer Prozess und ein sich ständig verändernder Aspekt der Pflanzenentwicklung. Unsere Forschung konzentriert sich auf die Verbesserung und Entwicklung innovativer Methoden zur Überwachung und Quantifizierung der dynamischen Wachstumsmuster. Besonderes Augenmerk legen wir auf die frühen Stadien der Wurzelentwicklung, eine Zeit, die für die allgemeine Gesundheit und Stabilität der Pflanze entscheidend ist. Dieser Zeitraum umfasst die Etablierung der Sämlinge und reicht bis zur Anpassung der Pflanze an veränderte Umweltreize. Durch die Verbesserung unserer Überwachungstechniken wollen wir neue Erkenntnisse darüber gewinnen, wie Wurzeln wachsen und auf ihre Umwelt reagieren.
Um ein umfassendes Verständnis der zellulären Prozesse zu erlangen, die das Wurzelwachstum und die Anpassung an die Umwelt vorantreiben, integrieren unsere Forschungsarbeiten detaillierte Phänotypisierungsdaten mit einem breiten Spektrum von Studien in den Bereichen Genetik, Molekularbiologie, Metabolomik und Transkriptomik. Diese multidisziplinäre Methodik ermöglicht es uns, die komplexe Art und Weise zu erforschen, in der Wurzeln ihr Wachstum verändern, um verschiedenen Umweltanforderungen gerecht zu werden. Indem wir Daten aus direkten Beobachtungen mit Analysen auf molekularer Ebene zusammenführen, können wir die spezifischen genetischen Elemente und biochemischen Wege aufzeigen, die die Anpassung der Wurzeln erleichtern. Dieser Ansatz bietet ein vollständiges Bild der Widerstandsfähigkeit und Vitalität von Pflanzen, das für die Weiterentwicklung unserer Kenntnisse in der Pflanzenwissenschaft von wesentlicher Bedeutung ist.
Dieses Wissen könnte zu stärkeren, produktiveren Pflanzen führen, die unter einer Vielzahl von Bedingungen gedeihen können. Unser Ziel ist es, ein umfassendes Verständnis der Wurzelsysteme zu erlangen, das für die Verbesserung der Etablierung von Setzlingen und den Erfolg von Anpflanzungen und Wiederaufforstungen unerlässlich ist.
Phänotipisierung und Ökophysiologie: Ein umfassender Ansatz zum Verständnis von Organismus-Umwelt-Interaktionen
Forschungsschwerpunkt
Das Verständnis der komplexen Wechselwirkungen zwischen Organismen und ihrer Umwelt stellt eine zentrale Herausforderung in der ökologischen Forschung dar. Wir wenden Schlüsselkonzepte und Methoden der Phänotypisierung und molekularen Ökophysiologie an, wobei wir deren Zusammenhänge betonen. Durch die Kombination von Feldstudien, Laborversuchen und molekularen Analysen zielen wir darauf ab, Herausforderungen anzugehen, denen Pflanzen ausgesetzt sind, mit einem besonderen Fokus auf durch Dürrestress vermittelte Wurzelwachstumsanpassungen.
Phänotypisierung und ihre Rolle in der ökologischen Forschung
Phänotypisierung, die Messung beobachtbarer Merkmale, dient als entscheidende Brücke zwischen Genotyp und Umwelt. Durch die Quantifizierung phänotypischer Variation können Forscher adaptive Merkmale identifizieren, ökologische Interaktionen verstehen und die Fitness von Organismen bewerten. Die Integration von Phänotypisierung mit Umweltdaten ist entscheidend, um Genotyp-Umwelt-Wechselwirkungen aufzudecken und Reaktionen auf sich ändernde Bedingungen vorherzusagen.
Laufende Projekte
Im Rahmen des EU-Horizon-Projekts BarleyMicroBreed untersuchen wir in Feldversuchen und kontrollierten Experimenten das Potenzial der Gerste für Trockenheit, indem wir die symbiotische Beziehung zwischen Gerstenwurzeln und ihrem Wurzelmikrobiom entschlüsseln. Wir untersuchen, ob eine Optimierung der Interaktionen zwischen Pflanzenwurzeln und den einheimischen mikrobiellen Gemeinschaften des Bodens die Ressourceneffizienz der Pflanze und ihre Widerstandsfähigkeit gegen Trockenheit deutlich verbessern kann. Zu den übergeordneten Zielen gehören die Identifizierung der Verbindungen zwischen einzelnen Gerstensorten und den mit ihnen verbundenen Wurzelmikrobiomen, die Wurzelmerkmale fördern, die für trockenheitsresistente Gerste unerlässlich sind, sowie die Entwicklung neuartiger Züchtungsstrategien, die der einheimischen mikrobiellen Vielfalt im Boden zugute kommen.
Die Arbeit wird durch das Projekt BarleyMicroBreed unterstützt, das im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizont Europa der Europäischen Union unter der Grant Agreement No. 101060057 gefördert wird.
https://forschung.boku.ac.at/en/projects/14953
https://agro.au.dk/forskning/internationale-platforme/barleymicrobreed
Wissenschaftliche Publikationen
Pree S, Kashkan I and Retzer K. Dynamic Dark Root Chamber – Advancing non-invasive phenotyping of roots kept in darkness using infrared imaging. Preprint 2024 doi: https://doi.org/10.1101/2024.02.16.580252
Pree S, Malekian B, Sandén H, Nicolaisen M, Weckwerth W, Vestergård M, Retzer K. Deciphering the biological processes in root hairs required for N-self-fertilizing cereals. Front Plant Physiol [Internet]. 2023;1. Available from: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphgy.2023.1308534
Retzer K, Ibl V. Editorial: Highlights of the 2nd D(dark grown)-root meeting. Front Plant Sci. 2023 Jun 21;14:1227490. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1227490