Die Bedeutung pflanzengenetischer Diversit\u00e4t f\u00fcr \u00f6kologische Interaktionen<\/p>\n
The effects of intraspecific functional diversity on plant-herbivore-microbe interactions in <\/strong>white clover <\/strong>(Trifolium repens<\/em> L.)<\/strong><\/p>\n \u00c2\u00a0<\/p>\n Short summary:<\/strong><\/p>\n Variation in plant functional traits drives processes that modify biotic interactions. This underscores the importance of intraspecific functional diversity on community dynamics. The main knowledge gap on the ecological effects of plant genetic diversity is to which extent it can modulate plant interactions and the underlying molecular mechanisms. Our study aimed to examine the impact of plant intraspecific variation in chemical traits on plant-herbivore-microbe interactions. In particular, we wanted to quantify how above- and belowground interactions are altered by the level of intraspecific diversity. Four white clover genotypes were selected according to the production of metabolites involved in herbivore defense and belowground symbioses: The production of (1) hydrogen cyanide (HCN) by hydrolysis of cyanogenic glycosides following tissue damage, and (2) flavonoids. Genotypes that either produce HCN or not and with high or low leaf flavonoid content served to establish population types that were genetically diverse or diverse on the trait level. Genotypes were grown in genotypic monocultures, trait monocultures, and trait mixtures. In two separate experiments, each population was exposed to (1) an aboveground and\/or a belowground feeding insect herbivore and (2) two root symbionts, rhizobia and arbuscular mycorrhiza. Population type affected aboveground biomass production. Populations that were diverse in their trait composition had higher total biomass on plot level in the aboveground herbivory treatment. The chemical diversity of the populations affected biomass production when plots were inoculated with rhizobium only. Our results demonstrate that intraspecific trait diversity can alter the response in plant growth according to location and type of interaction.<\/p>\n \u00c2\u00a0<\/p>\n Promotionsvorhaben:<\/strong><\/p>\n Das Verst\u00c3\u00a4ndnis der Mechanismen, durch welche Pflanzen mit ihrer biotischen Umwelt interagieren, ist ma\u00c3\u0178geblich f\u00c3\u00bcr den Erhalt wichtiger \u00c3\u2013kosystemprozesse und als Folge zunehmender Umweltver\u00c3\u00a4nderungen ein stetig an Bedeutung gewinnendes Teilgebiet der \u00c3\u2013kologie. Aus dem drastisch fortschreitenden R\u00c3\u00bcckgang der Biodiversit\u00c3\u00a4t ergeben sich Konsequenzen von globaler \u00c3\u00b6kologischer Relevanz. Durch komplexe R\u00c3\u00bcckkopplungsmechanismen f\u00c3\u00bchren die, aus dieser negativen Tendenz resultierenden Probleme, wie z. B. der R\u00c3\u00bcckgang der pflanzlichen Biomasseproduktion, zur St\u00c3\u00b6rung zahlreicher Interaktionen zwischen Organismengruppen. Dabei sind jene wechselseitigen Beziehungen Voraussetzung f\u00c3\u00bcr eine Vielzahl von \u00c3\u2013kosystemfunktionen, die wiederum direkte Folgen von agrar\u00c3\u00b6kologischer Bedeutung haben.<\/p>\n \u00c2\u00a0<\/p>\n Pflanzen nehmen in dem funktionalen Netzwerk, durch welche Arten miteinander verbunden sind, eine zentrale Rolle als Nahrungs- und Lebensgrundlage f\u00c3\u00bcr zahlreiche Organismen ein. In den letzten Jahrzehnten r\u00c3\u00bcckten \u00c3\u00b6kologische Studien vorrangig die Bedeutung des Erhaltes von artenreichen Pflanzengesellschaften f\u00c3\u00bcr vielf\u00c3\u00a4ltige \u00c3\u2013kosystemprozesse und -dienstleistungen in den Vordergrund. J\u00c3\u00bcngere Studien weisen jedoch auf eine zus\u00c3\u00a4tzliche Bedeutung pflanzlicher interspezifischer Variation f\u00c3\u00bcr Prozesse auf dem Level der Population, der Gesellschaft und des \u00c3\u2013kosystems hin. Das Verst\u00c3\u00a4ndnis der komplexen Mechanismen hinter diesen direkten und indirekten Effekten stellt gegenw\u00c3\u00a4rtig eine fundamentale Herausforderung in der Biodiversit\u00c3\u00a4tsforschung dar.<\/p>\n \u00c2\u00a0<\/p>\n Chemische Verbindungen wie Hydrogencyanid (auch Blaus\u00c3\u00a4ure) und Vertreter der Flavonoide ma\u00c3\u0178geblich an der Interaktionen von Pflanzen mit Fra\u00c3\u0178feinden und Bodenmikroorganismen beteiligt. Die von solchen sekund\u00c3\u00a4ren Pflanzenstoffen determinierten pflanzlichen Verteidigungsmechanismen stellen somit wichtige funktionelle Merkmale dar (Abb. 1). In diesem Funktionsnetz k\u00c3\u00b6nnen weiterhin unter- und oberirdische Organismen durch die chemische Konstitution der Pflanze indirekt miteinander kommunizieren.<\/p>\n Die detaillierte Betrachtung der Mechanismen, durch welche genetische Diversit\u00c3\u00a4t unter- und oberirdische Interaktionen beeinflusst, ist folglich von entscheidender Bedeutung f\u00c3\u00bcr den Erhalt wichtiger \u00c3\u2013kosystemfunktionen. Aufgrund der bereits lange bestehenden Wissensl\u00c3\u00bccke hinsichtlich dieses wichtigen Aspektes innerhalb der Biodiversit\u00c3\u00a4tsforschung soll im Rahmen meiner Studie die Bedeutung pflanzengenetischer Diversit\u00c3\u00a4t f\u00c3\u00bcr die Interaktion mit ober- und unterirdischen Organismen sowie f\u00c3\u00bcr die Verkn\u00c3\u00bcpfung beider Subsysteme untersucht werden (Abb. 1).<\/p>\n Hierf\u00c3\u00bcr werden in drei Teilexperimenten die Effekte intraspezifischer Variation in zwei chemischen funktionellen Merkmalen (Produktion von Hydrogencyanid und Flavonoiden) auf die pflanzliche Fitness, das Pflanzenmetabolom und die Interaktion mit unter- und oberirdischen Organismen getestet. Neben der Ber\u00c3\u00bccksichtigung nat\u00c3\u00bcrlicher Organismengesellschaften in einem Feldversuch werden in Gew\u00c3\u00a4chshausexperimenten unterschiedliche Fra\u00c3\u0178feinde und Symbionten genutzt (Abb. 1). Dabei erfolgt die Betrachtung der umfassenden mechanistischen Hintergr\u00c3\u00bcnde anhand der Modellart Wei\u00c3\u0178kle (Trifolium repens<\/em> L.), ein global weitverbreiteter Vertreter der H\u00c3\u00bclsenfr\u00c3\u00bcchtler (Leguminosen). Die Manipulation des Grades der genetischen Diversit\u00c3\u00a4t in Wei\u00c3\u0178kleepopulationen soll damit grundlegende Erkenntnisse zur Bedeutung genetischer Diversit\u00c3\u00a4t in Nutzpflanzengesellschaften liefern.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Die Bedeutung pflanzengenetischer Diversit\u00e4t f\u00fcr \u00f6kologische Interaktionen The effects of intraspecific functional diversity on plant-herbivore-microbe interactions in white clover (Trifolium repens L.) \u00c2\u00a0 Short summary: Variation in plant functional traits drives processes that modify biotic interactions. This underscores the importance of intraspecific functional diversity on community dynamics. 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