TrophinOak

Multitrophic interactions with Oaks.

A controlled system with oak microcuttings to study gene expression and resource allocation in multitrophic interactions.

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Plant functioning depends on beneficial and detrimental biotrophic interactions intermingled with internal processes, e.g. the endogenous rhythmic development with alternating shoot and root growth flushes observed in oak trees. Seven research groups within 4 project parts will compare gene regulation and resource allocation in oaks faced with major biotrophic partners, i.e. ectomycorrhiza, root pathogenic microorganisms, rhizospheric invertebrate consumers, mycorrhization helper bacteria, leaf pathogenic fungi and leaf invertebrate herbivores. A Joined Experimental Platform with clonal mycorrhizal oak microcuttings will serve to analyse the impact of each biotrophic partner under standardized conditions by tracer experiments with 13C and 15N and transcriptomic profiling. Therefore we use Roche/454 and Illumina RNA-Seq technology to elaborate an oak-clone specific transcriptomic contig reference bank. In additional experiments the project parts will combine different biotrophic agents, consider the dynamics of the associations, above-belowground interactions or the influence of climatic conditions. The project aims at disentangling regulation mechanisms common or specific of the interactions, initiating controlled multitrophy experiments, and selecting candidate genes. A follow-up Research Unit will deepen regulation studies and field analyses on the impact of multitrophy on the plant outcome under different environmental conditions.

Positive und negative biotrophische Wechselwirkungen prägen die Funktion von Pflanzen ebenso wie interne Prozesse, wie die endogen bedingte rhythmische Entwicklung mit alternierenden Spross- und Wurzelwachstumsschüben, die bei Eichen beobachtet werden. In diesem Projekt vergleichen 7 Forschungsgruppen aufgeteilt in 4 Projektgruppen die Genregulation und die Ressourcenallokation an Eichen während Wechselwirkungen mit wichtigen biotrophischen Interaktionspartnern, d. h. Ektomykorrhizapilzen, wurzel-pathogenen Mikroorganismen, wirbellosen Konsumenten der Rhizosphäre, Mykorrhiza Helfer-Bakterien, pathogenen Blattpilzen und herbivoren Insekten. Eine gemeinsame experimentelle Plattform mit in vitro klonierten mykorrhizalen Eichenstecklingen wird dazu genutzt, den Einfluss jedes biotrophischen Partners unter standardisierten Bedingungen anhand von 13C und 15N Markierungs-Experimenten und Transkriptom-Profilen zu analysieren. Dafür wird unter Einsatz von Roche/454 und Illumina RNA-Seq Technologie eine Eichen-Klon spezifische Transkriptom-Contig Referenz Bank erstellt. In zusätzlichen Experimenten werden die Projektteile verschiedene biotrophische Partner gemeinsam inokulieren, bzw. die Dynamik der Interaktionen, über- und unterirdische Wechselwirkungen und den Einfluss von klimatischen Bedingungen analysieren. Das Projekt setzt sich zum Ziel, spezifische und allgemeine Wechselwirkungsmechanismen der biotrophischen Interaktionen voneinander zu entflechten, multitrophische Experimente zu initiieren und Kandidatengene auszuwählen. Eine nachfolgende Forschergruppe wird die Regulationsstudien vertiefen, und Feldstudien über den Einfluss multitrophischer Wechselwirkungen auf pflanzliche Leistungen unter variablen Umweltbedingungen durchführen.
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