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Einleitung
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Die in Phase 2 entwickelten Methoden wurden in verschiedenen Experimenten des SFBs (Phytotronversuch B5, Kammerversuch A6, Lysimeterexperiment B12, Kranzberger Forst B4) angewandt und weiter entwickelt, mit dem Ziel auf verschiedenen ontogenetischen Skalenebenen Funktionen in der Mykorrhizosphäre unter verschiedenen Stress-Szenarien zu untersuchen.
In den Versuchen, die zusammen mit anderen Teilprojekten beprobt und durchgeführt wurden, hat das Teilprojekt B9 besonders Funktionen untersucht, die mit Stoffflüssen und der Nährstoffmobilisierung, aber auch der Pathogenabwehr in Zusammenhang stehen. Die verwendeten Methoden hierbei waren Isotopenanalysen, Diversitätsbestimmungen an Mykorrhizapopulationen und die Bestimmung von Enzymaktivitäten. Neue Methoden zur Bestimmung von Enzymaktivitäten wurden erarbeitet mit dem Ziel, die gemessenen Aktivitäten mit den entsprechenden Enzymproteinen in Zusammenhang bringen zu können.
B9 erarbeitet zusammen mit dem Modellierungsprojekt C2 Konzepte zur Implementierung von Mykorrhizosphärenprozessen in das Pflanzenmodell PLATHO (C2).
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Ergebnisse
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Methodenentwicklung: Multiple enzymatische Profile von Ektomykorrhizen
Die auf der in Phase 2 entwickelten Methode der Aktivitätsbestimmung einzelner Mykorrhizen weiterentwickelte Methode ermöglicht die Bestimmung von 8 extrazellulären Enzymen an einzelnen Mykorrhizaspitzen (Courty et al., 2005) und erlaubt einen umfassenden Einblick in Funktionen der Mykorrhizosphäre .
Die Methode wurde in aktuellen Experimenten der Phase 3 angewandt.
Enzymatische Profile von Ektomykorrhizen aus dem Kranzberger Forst
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Veränderung von Enzymaktivitätsprofilen unter Stress
In einem Phytotronexperiment unter Federführung des Teilprojekts B5 wurde der Einfluss von Ozon und Konkurrenz auf Fichten- und Buchenjungpflanzen untersucht. Die Reaktionen in der Mykorrhizosphäre zeigen einen sehr starken Einfluss der Konkurrenz und signifikante Ozoneffekte bei den meisten Enzymaktivitäten. Die Ergebnisse der vorangegangenen Phase, die zeigten, dass biochemische Prozesse im Boden durch Pflanzenstress beeinflusst werden, ließen sich somit bestätigen.
Enzymaktivitäten in Bodenproben aus der Mykorrhizosphäre von Buche und Fichte in Mono- und Mischkultur unter ambientem und doppelt ambientem Ozon (Phytotronversuch B5 Phase 3).
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C-Allokation in mykorrhizierte Wurzeln
In demselben Experiment wurde eine Markierung der Pflanzen mit dem stabilen Kohlenstoffisotop 13C in Form von 13CO2 durchgeführt. Das durch Photosynthese eingebaute, schwere Isotop lässt sich in der Pflanze und bis in den Boden hinein verfolgen. B9 hat mykorrhizierte und nicht-mykorrhizierte Wurzeln nach der Markierung analysiert. Am Beispiel der Mykorrhiza von Tomentella sp. lässt sich zeigen, dass die Pflanzenart eine Rolle spielt (höhere d13C-Werte in Fichte) während Ozon keinen direkten Einfluss hat.
In der Mischkultur steigert die Buche die C-Allokation in die Mykorrhizosphäre nur unter erhöhtem Ozon. Dies könnte ein Ausdruck für stimuliertes Wurzelwachstum und für eine Verschiebung der Konkurrenzkraft der ansonsten in Mischkultur mit Fichte unterlegenen Buche sein.
d13C-Werte in Mykorrhizen von Buche und Fichte in Mono- und Mischkultur unter ambientem und doppelt ambientem Ozon (Phytotronversuch B5 Phase 3).
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Laufende Untersuchungen
Weitere Versuche werden derzeit ausgewertet, um Daten auf verschiedenen experimentellen Ebenen zu bekommen: ontogenetische Skalenebenen von ganz jungen hin zu alten Bäumen, unterschiedlich komplexen Pflanzengemeisnchaften (Einzelpflanzen in Laborversuchen, kleine Bestände in Containern, natürliche Bestände) und kontrollierte bis natürliche Umweltbedingungen (Gewächshaus, Phytotron, Lysimeter, Bestand).
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