| 2563 | HiddenFun - Unterirdisch versteckte Pflanzenfunktionen: ein interdisziplinärer Ansatz um Nährstoffaufnahme und -transport in Pflanzen unterschiedlicher Wuchsform zu studieren | HiddenFun - Plant functioning hidden belowground: an interdisciplinary approach to studying nutrient acquisition and
transport across growth forms | 01/09/2025 00:00:00 | 31/08/2027 00:00:00 | laufend | current | Programmbereich 2 „Landnutzung und Governance“ | Research Area 2 „Land Use and Governance“ | x4x17x | Bergmann, Joana; Duchoslavová, Jana | x2681x3642x | <div class='ntm_PB2'>PB2</div> | | | 2025 | HiddenFun - Unterirdisch versteckte Pflanzenfunktionen: ein interdisziplinärer Ansatz um Nährstoffaufnahme und -transport in Pflanzen unterschiedlicher Wuchsform zu studieren HiddenFun - Plant functioning hidden belowground: an interdisciplinary approach to studying nutrient acquisition and
transport across growth forms Programmbereich 2 „Landnutzung und Governance“ Bergmann, Joana; Duchoslavová, Jana Drittmittel Research Area 2 „Land Use and Governance“ current laufend <div class="ExternalClassD1AD1D6842CA4C9F9E8ED16DD957B258">Wurzelsysteme von Pflanzen erfüllen zwei zentrale Funktionen: Sie nehmen Wasser und Nährstoffe auf und leiten diese in die oberirdischen Pflanzenteile weiter. Da ein einzelnes Wurzelsegment nicht beide Aufgaben gleichzeitig mit maximaler Effizienz erfüllen kann, ergibt sich ein Konflikt bei der Optimierung der Gesamtfunktion des Wurzelsystems – ein bislang bei krautigen Pflanzen weitgehend unerforschtes Thema. Klonales Wachstum, das bei krautigen Pflanzen häufig vorkommt und im gesamten Stammbaum der Bedecktsamer verbreitet ist, bietet einen alternativen Transportweg über horizontale Sprosse. Adventivwurzeln, die auf diesen Sprossen gebildet werden, verkürzen zudem die Distanz zwischen Wurzeln und Blättern. Daraus leitet sich die Hypothese ab, dass klonales Wachstum die Effizienz der Ressourcenaufnahme von Wurzelsystemen steigert. Zur Überprüfung dieser Hypothese verfolgen wir einen neuartigen vergleichenden experimentellen Ansatz. Dieser beruht auf Paarungen phylogenetisch verwandter Arten, die sich im Ausmaß ihres klonalen Wachstums unterscheiden. Dem zentralen Vergleichstest gehen methodische Optimierungen voraus, ergänzt durch experimentelle Manipulationen an klonalen Modellarten, um die phänotypische Plastizität von Wurzelfunktionen zu erfassen. Um den Konflikt zwischen Aufnahme und Transport in Wurzelsystemen zu untersuchen, kombinieren wir einen ökophysiologischen Ansatz – stabile Isotopenmarkierungen zur Quantifizierung der Aufnahmeeffizienz – mit Analysen der Wurzelmorphologie und -anatomie, die mechanistische Einblicke erlauben. Ziel ist die Etablierung von Methoden, mit denen sich Aufnahme- und Transportprozesse bei krautigen Pflanzen unterschiedlicher Wuchsformen untersuchen lassen. Darüber hinaus sollen die funktionelle Diversität unterirdischer Organe sowie die phänotypische Plastizität von Wurzeln erfasst werden, die die Anpassungsfähigkeit von Arten an unterschiedliche Umweltbedingungen ermöglichen. Die zu erwartenden Ergebnisse werden wesentlich zum Verständnis grundlegender Prinzipien pflanzlicher Funktionen beitragen, die im Boden verborgen sind. Diese Funktionen, ihre zugrunde liegenden Mechanismen und ökologischen wie agronomischen Konsequenzen sind von fundamentaler Bedeutung – insbesondere vor dem Hintergrund zunehmender Trockenheit und Nährstoffanreicherung infolge des globalen Wandels.<br></div> <div class="ExternalClass9DC6C399866748F0844B150BB982B275">Plant root systems have two key functions: they acquire water and nutrients and transport them to aboveground plant parts. As a single root segment cannot be fully efficient at both functions, plants face a trade-off in optimising whole-root-system functioning which is largely unexplored in herbs. Clonal growth, being common in herbs and widespread over the angiosperm phylogeny, offers an alternative transport pathway via horizontal stems, while adventitious roots formed on these stems shorten the transport distance from roots to leaves. We thus hypothesise that clonal growth allows for a higher acquisition efficiency of root systems. To test this hypothesis, we will apply a novel comparative experimental approach using pairs of phylogenetically related species differing in the extent of clonal growth. The main comparative test will be preceded by method optimisation and complemented by experimental manipulation of two model clonal species to estimate phenotypic plasticity of root functions. To investigate the acquisition-transport trade-off in root systems, we will combine an ecophysiological approach of stable isotope labelling to estimate acquisition efficiency with root morphology and anatomy to provide mechanistic insights. The project aims to establish methods to study root acquisition vs. transport in herbs of different growth forms and to determine the cross-organ belowground functional diversity and root phenotypic plasticity that underpins the ability of species to adjust to different environmental conditions. The results will significantly contribute to our understanding of basic principles of plant functions hidden belowground. Those functions, related mechanisms and consequences are fundamental to ecology, plant physiology and agriculture, and relevant to increasing drought and nutrient enrichment under global change.</div> HiddenFun <div class="ExternalClass82F992B4-5D2B-4BAC-8FD0-20B69EEF383C"></div> <div class="ExternalClassDF6208A9-2176-413C-8DEE-44E8B6901567"></div> <div class="ExternalClass2E936517-0E37-40F4-9BB2-62482EAAB216"></div> <div class="ExternalClassE03CD510-05DC-4253-9AFD-46A79FB82E5D"></div> <div class="ExternalClass6F549E81-000B-440C-8ABF-29E1BE2F4886"></div> | <div class="ExternalClassD1AD1D6842CA4C9F9E8ED16DD957B258">Wurzelsysteme von Pflanzen erfüllen zwei zentrale Funktionen: Sie nehmen Wasser und Nährstoffe auf und leiten diese in die oberirdischen Pflanzenteile weiter. Da ein einzelnes Wurzelsegment nicht beide Aufgaben gleichzeitig mit maximaler Effizienz erfüllen kann, ergibt sich ein Konflikt bei der Optimierung der Gesamtfunktion des Wurzelsystems – ein bislang bei krautigen Pflanzen weitgehend unerforschtes Thema. Klonales Wachstum, das bei krautigen Pflanzen häufig vorkommt und im gesamten Stammbaum der Bedecktsamer verbreitet ist, bietet einen alternativen Transportweg über horizontale Sprosse. Adventivwurzeln, die auf diesen Sprossen gebildet werden, verkürzen zudem die Distanz zwischen Wurzeln und Blättern. Daraus leitet sich die Hypothese ab, dass klonales Wachstum die Effizienz der Ressourcenaufnahme von Wurzelsystemen steigert. Zur Überprüfung dieser Hypothese verfolgen wir einen neuartigen vergleichenden experimentellen Ansatz. Dieser beruht auf Paarungen phylogenetisch verwandter Arten, die sich im Ausmaß ihres klonalen Wachstums unterscheiden. Dem zentralen Vergleichstest gehen methodische Optimierungen voraus, ergänzt durch experimentelle Manipulationen an klonalen Modellarten, um die phänotypische Plastizität von Wurzelfunktionen zu erfassen. Um den Konflikt zwischen Aufnahme und Transport in Wurzelsystemen zu untersuchen, kombinieren wir einen ökophysiologischen Ansatz – stabile Isotopenmarkierungen zur Quantifizierung der Aufnahmeeffizienz – mit Analysen der Wurzelmorphologie und -anatomie, die mechanistische Einblicke erlauben. Ziel ist die Etablierung von Methoden, mit denen sich Aufnahme- und Transportprozesse bei krautigen Pflanzen unterschiedlicher Wuchsformen untersuchen lassen. Darüber hinaus sollen die funktionelle Diversität unterirdischer Organe sowie die phänotypische Plastizität von Wurzeln erfasst werden, die die Anpassungsfähigkeit von Arten an unterschiedliche Umweltbedingungen ermöglichen. Die zu erwartenden Ergebnisse werden wesentlich zum Verständnis grundlegender Prinzipien pflanzlicher Funktionen beitragen, die im Boden verborgen sind. Diese Funktionen, ihre zugrunde liegenden Mechanismen und ökologischen wie agronomischen Konsequenzen sind von fundamentaler Bedeutung – insbesondere vor dem Hintergrund zunehmender Trockenheit und Nährstoffanreicherung infolge des globalen Wandels.<br></div> | <div class="ExternalClass9DC6C399866748F0844B150BB982B275">Plant root systems have two key functions: they acquire water and nutrients and transport them to aboveground plant parts. As a single root segment cannot be fully efficient at both functions, plants face a trade-off in optimising whole-root-system functioning which is largely unexplored in herbs. Clonal growth, being common in herbs and widespread over the angiosperm phylogeny, offers an alternative transport pathway via horizontal stems, while adventitious roots formed on these stems shorten the transport distance from roots to leaves. We thus hypothesise that clonal growth allows for a higher acquisition efficiency of root systems. To test this hypothesis, we will apply a novel comparative experimental approach using pairs of phylogenetically related species differing in the extent of clonal growth. The main comparative test will be preceded by method optimisation and complemented by experimental manipulation of two model clonal species to estimate phenotypic plasticity of root functions. To investigate the acquisition-transport trade-off in root systems, we will combine an ecophysiological approach of stable isotope labelling to estimate acquisition efficiency with root morphology and anatomy to provide mechanistic insights. The project aims to establish methods to study root acquisition vs. transport in herbs of different growth forms and to determine the cross-organ belowground functional diversity and root phenotypic plasticity that underpins the ability of species to adjust to different environmental conditions. The results will significantly contribute to our understanding of basic principles of plant functions hidden belowground. Those functions, related mechanisms and consequences are fundamental to ecology, plant physiology and agriculture, and relevant to increasing drought and nutrient enrichment under global change.</div> | | | | Bergmann, Joana | | | | | | | | | Europäische Union | | | 2 | 2 | | <div class="ExternalClassF96409A6-5886-4087-9280-A4B058DCB4B8"><ul><li>Nachhaltige Grünlandsysteme</li></ul></div> | <div class="ExternalClass4D612C0A-D667-4452-A4E3-6D13D4E597F2"><ul><li>Sustainable Grassland Systems</li></ul></div> |
