FWF - Asteraceae - Analyse der Metabolom- und Mikrobiomdiversifizierung in Arzneipflanzen der Asteraceae

In den letzten Jahren wurde das Pflanzenmikrobiom intensiv studiert und dabei erkannt, dass Pflanzen-assoziierte Mikroorganismen essenzielle Interaktionen mit ihrer Wirtspflanze für Wachstum und Gesundheit eingehen. Dennoch sind viele Interaktionen und Funktionen, wie der Einfluss des Mikrobioms auf das Metabolom, wenig verstanden. Pflanzen nutzen einerseits Metabolite, um die Struktur ihrer assoziierten mikrobiellen Gemeinschaften gezielt zu formen; andererseits gibt es auch Beispiele, dass Pflanzen-assoziierte Mikroorganismen Einfluss auf den metabolischen Fingerabdruck ihrer Wirtspflanze haben und dabei Chemovarianten ausprägen. Das Ziel dieses Projektes ist es, herauszufinden, ob und wie das chemische Profil einer Pflanze mittels Pflanzen-assoziierter Mikroorganismen gesteuert werden kann. Für die Studie der Zusammenhänge zwischen mikrobiellen Gemeinschaften und Pflanzenmetaboliten wurden zwei Asteraceae Arzneipflanzen als Modelpflanzen ausgewählt, die sich durch einen besonders reichen Sekundärstoffwechsel an Flavonoiden, Sesquiterpenen und Triterpenen auszeichnen, aber unterschiedliche chemischen Profile besitzen und weltweit angebaut und medizinisch genutzt werden: Kamille (Matricaria chamomilla L.) und Ringelblume (Calendula officinalis L.). Wir nutzen ein vernetztes experimentelles Design, welches es ermöglicht, (i) den Effekt des Bodenmikrobioms auf das Pflanzenmetabolom zu analysieren, (ii) ein Modell zur Vorhersage der Metabolitproduktion zu entwickeln, (iii) gezielte Inokulationsexperimente zur Verifizierung der Korrelation durchzuführen, sowie (iv) die funktionellen Verflechtungen des Rhizosphärenmikrobioms im Detail mittels Metagenomanalyse aufzuklären. Ein kombinierter methodischer Ansatz basierend auf „meta-omics”-Technologien wird hierbei zur Anwendung kommen, um Pflanzen aus natürlichen Ökosystemen sowie aus spezifisch entwickelten Laborsystemen zu analysieren. Vielversprechende Zusammenhänge werden unter streng kontrollierten Bedingungen im Detail evaluiert. Unser Ziel ist es, die Verlinkung von Pflanzenmikrobiom und -metabolom zu verstehen und somit Pflanzen als Bioressource für therapeutisch und biotechnologisch relevante Inhaltsstoffe besser und gezielter zu nutzen.