Hintergrund und Zielsetzung

Klimawandel und Globalisierung führen zur Ausbreitung neuer, nicht-heimischer Schaderreger in der EU, die aufgrund fehlender Ko-Evolution größere Schäden als in ihren Ursprungsländern verursachen können. Dies bedroht einzelne Waldökosysteme wirtschaftlich und in ihrer Nachhaltigkeit sowie die biologische Vielfalt der Bäume. Die Projektidee basiert auf der Beobachtung, dass innerhalb einiger Baumgattungen bestimmte Arten, Unterarten oder Varietäten Resistenzen gegenüber pathogenen Pilzen besitzen. Beispiele sind asiatische Ulmenarten, die oft resistent gegen den Erreger des Ulmensterbens sind, und Unterschiede in der Anfälligkeit verschiedener Douglasien-Varietäten gegenüber der Rostigen Douglasienschütte. Statt genetisch bedingte Resistenzen zu identifizieren und durch Kreuzungen zu übertragen, was zum Verlust der ursprünglichen Arten führen würde, fokussiert sich das Projekt auf das Mikrobiom - die Gemeinschaft der in oder auf den Pflanzen lebenden Pilze und Bakterien. Das Mikrobiom hat einen großen Einfluss auf die Widerstandsfähigkeit gegenüber Pathogenen. Ziel ist es, eine effektive Methode zum Transfer der Mikrobiome resistenter Arten auf anfällige Baumarten zu etablieren. Dazu sollen verschiedene Übertragungsmethoden getestet werden, wobei das vollständige Mikrobiom der resistenten Bäume übertragen werden soll. Die Wirkung soll durch Resistenztests bewertet werden. Neben der phänotypischen Bewertung sollen DNA-Untersuchungen Aufschluss darüber geben, ob die Mikrobiom-Übertragung epigenetische Veränderungen auslöst, die zur Resistenz führen (Prägung oder "Priming"). Das Projekt nutzt neue Erkenntnisse über die Bedeutung des Mikrobioms, des Epigenoms und der Prägung für die Resistenzbildung. Diese Faktoren können Resistenzen beeinflussen, ohne die DNA-Sequenz zu verändern. Verschiedene Methoden zur Übertragung von Mikroorganismen wurden bereits an Gehölzpflanzen getestet, z.B. Stamm-Inokulation, direkte Injektion, Blattinokulation und Wurzelinokulation. Das geplante Projekt zielt darauf ab, komplette Mikrobiome zu übertragen, statt nur einzelne Isolate oder Konsortien. Bei Erfolg könnte die "Mikrobiomtherapie" auch auf andere Wirt-Pathogen-Systeme angepasst werden und eine effiziente Methode zur Resistenzbildung gegen sich rasch ausbreitende Baumkrankheiten darstellen.

Vorgehensweise

Das Projekt umfasst verschiedene Arbeitspakete:

AP1. Vergleichende Mikrobiom-Analyse von Sämlingen, Samen und in vitro-Pflanzen der resistenten (Chinesische Ulme, Küstendouglasie) und der anfälligen (Bergulme, Gebirgsdouglasie) Arten bzw. Varietäten 

AP2. Mikrobiom-Übertragung durch Inkubation von Keimlingen/Pflanzen mit Mikrobiom-Extrakt

AP3. Mikrobiom-Übertragung durch Veredelungen 

AP4. Etablierung und Durchführung von Resistenztests 

AP5. Untersuchung von epigenetischen Veränderungen nach der Mikrobiom-Übertragung