Jan Paulini (Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, RWTH)
Jan Paulini erhielt den Preis für die beste pflanzenwissenschaftliche Master-Arbeit, die an der Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH) im Jahr 2023 erstellt wurde, von der Deutschen Botanischen Gesellschaft für die Arbeit:
Wurzelbesiedelnde Pseudomonaden Verbessern die Salztoleranz von Pflanzen
Paulini etablierte ein neues Hydroponiksystem, um den physiologischen Status von Zuckerrüben (Beta vulgaris) unter Salzstress zu untersuchen und zu vergleichen. Dadurch war es möglich, die signifikanten salzstressmindernden Fähigkeiten von pflanzenwachstumsfördernden Rhizobakterien (PGPR) zu untersuchen und zu beweisen.
Die Zuckerrübe (Beta vulgaris) ist eine Pflanze von globaler Bedeutung, da 35 % der weltweiten Zuckerproduktion aus ihrem Anbau stammen. Darüber hinaus liefert sie Rohstoffe für die Futtermittelproduktion und die Bioethanolgewinnung. Aufgrund mangelnder Nachhaltigkeit im Anbau und steigender Temperaturen im Zuge des Klimawandels leidet die Zuckerrübe zunehmend unter Trockenperioden und Bodenversalzung. Diese abiotischen Faktoren stellen die größte Ertragslimitierung bei Zuckerrüben dar und können zu Ernteverlusten von bis zu 33 % führen.
In dieser Studie wurde ein neues System etabliert, um den physiologischen Status von B. vulgaris unter Salzstressbedingungen zu analysieren und zu vergleichen. Die Methode ermöglichte die Beobachtung der Salzstress reduzierenden Fähigkeiten der PGPR Pseudomonas sp. TE7 aus der Pseudomonas mandelii Untergruppe und Pseudomonas sp. TE13 aus der Pseudomonas fluorescens Untergruppe. Zuckerrüben wurden in hydroponischen Systemen und im Gewächshaus in Sand kultiviert und mit den entsprechenden Bakterienstämmen behandelt. Salzstress wurde induziert und die Stressreaktionen zusammen mit den Veränderungen durch die Bakterienbehandlung analysiert.
Ps. sp. TE13 und Ps. sp. TE7 konnten 21 Tage nach der Inokulation an den Wurzeln der Rüben nachgewiesen werden. Beide Stämme erhöhten den relativen Blattwassergehalt und das Trockengewicht salzgestresster Zuckerrüben, im Vergleich zu Kontrollpflanzen. Insbesondere Ps. sp. TE13 hatte einen signifikanten Einfluss auf die Fitness der Photosynthesemaschinerie der salzgestressten Pflanzen, indem es die Effizienz, die Kapazität und die effektive Quantenausbeute des Photosystems II erhöhte, während es zusätzlich die Photopigmentkonzentrationen in nicht gestressten Pflanzen erhöhte. Im Gegensatz dazu reduzierte Ps. sp TE7 den Energieverlust.
Außerdem konnte mittels quantitativer Echtzeit-PCR gezeigt werden, dass beide Stämme eine erhöhte Expression von Ascorbatperoxidase codierenden Genen in Zuckerrüben unter Salzstress induzierten.
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Ps. sp. TE13 und Ps. sp. TE7 in der Lage sind, die negativen Auswirkungen der natürlichen Salzstressreaktion von B. vulagris abzuschwächen. Pflanzen-Mikroben-Interaktionen wie diese, haben das Potenzial, die Produktivität und Toleranz von Pflanzen zu verbessern und den Weg für umweltfreundlichere und effizientere landwirtschaftliche Strategien angesichts des Klimawandels und der steigenden Nachfrage nach Nahrungsmitteln zu ebnen.
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Jan Paulini fertigte die Arbeit am Institut für Pflanzenphysiologie in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Uwe Conrath an.
