For­schungs­pro­jekt

Lo­ka­li­sie­rung und Quan­ti­fi­zie­rung phy­si­ka­li­scher und me­cha­ni­scher Ei­gen­schaf­ten der Rhi­zo­s­phe­re an­hand von Rönt­gen­mi­kro­to­mo­gra­phie und Mi­kro­sen­so­rik

Pro­jekt­text

In Zeiten des Klimawandels und wachsender Weltbevölkerung gewinnt die Belastbarkeit landwirtschaftlicher Systeme und der Erhalt von Bodenfunktionen zunehmend an Bedeutung. Eine wichtige Rolle spielt hier die Rhizosphäre, der Teil des Bodens, in dem Boden, Wurzeln und Mikrobiota aufeinandertreffen. Hier findet eine Vielzahl von physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen statt, die durch ihre gegenseitige Vernetzung zu einer sogenannten Selbstorganisation des Systems führen, das die Versorgung der Pflanze mit Wasser und Nährstoffen auch unter  widrigen Bedingungen gewährleistet.

Dieses Forschungsprojekt ist Teil des von der DFG geförderten  Schwerpunktprogrammes „Rhizosphere Spatio-Temporal Organisation“ (SPP 2089), das die in der Rhizosphäre auftretenden Prozesse und Mechanismen, von denen viele unzureichend erforscht sind, genauer zu verstehen versucht.

Ziel des Projektes ist es, in der Rhizosphäre Strukturen auf räumlicher und zeitlicher Ebene zu erkennen und diese quantitativ zu beschreiben. Die Prozesse und Veränderungen, denen diese Mikrostrukturen unterliegen, bestimmen maßgeblich die physikalischen Eigenschaften der Rhizosphäre mit. Um einen Einblick in diese Mikro-umwelt zu erlangen, kommen nicht-invasive bildgebende Verfahren zum Einsatz. Die durch Röntgencomputertomographie erhaltenen räumlichen Daten zur Mikrostruktur in der Rhizosphäre werden anschließend hinsichtlich morphologischer und topologischer Eigenschaften ausgewertet. Konkret werden dabei die Rhizosphäre zweier Maisgenotypen untersucht, davon eine natürliche Mutation ohne Wurzelhaare, um deren Funktion besser verstehen zu können. Bodentextur und Bodenfeuchte sind weitere Faktoren in den auszuführenden Experimenten. Neben den bildgebenden Verfahren kommen eine Reihe weiterer Messtechniken zum Einsatz, darunter Mikrosensoren, die die Verteilung und den Transport von Sauerstoff in der Rhizosphäre messen und die Untersuchung mechanischer Vorgänge, die beim Wachsen der Wurzel im Boden stattfinden.

In Kooperation mit der Projektgruppe von Andrea Carminati (Universität Bayreuth) wird der Effekt von Mucilage und Bodenfeuchte auf mikromechanische Prozesse des Wurzelwachstums untersucht. Mit der Technischen Universität München ist eine Zusammenarbeit hinsichtlich der in-situ Quantifizierung von organischer Substanz in der Rhizosphäre mit Hilfe von Stainingtechniken geplant.

Weitere Informationen hier

Pro­jekt­lei­tung

Prof. Dr. Stephan Peth

Dr. Daniel Uteau Puschmann

Dau­er

01.10.2018 - 28.02.2021

das Projekt wird ab 01.03.2021 - 30.09.2021 an der Universität Hannover fortgeführt

Pro­jekt­trä­ger

Deutsche Forschungsgemeinschaft

Ko­ope­ra­tio­nen

  • Universität Bayreuth
  • TU München

Be­ar­bei­ter

MSc Ulla Rosskopf