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How beneficial plant-microbe-interactions in the phyllosphere contribute to plant performance
Johannes Ben Herpell
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium NAWI Bereich Lebenswissenschaften (DissG: Biologie)
Betreuer*innen
Wolfram Weckwerth ,
Christa Schleper
DOI
10.25365/thesis.78020
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-18107.60253.822013-1
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Pflanzen stellen einen Lebensraum für eine diverse mikrobielle Gemeinschaft dar, die
Pflanzenmikrobiota, deren Mitglieder mit ihr und untereinander interagieren. Diese
Wechselwirkungen, die Zusammensetzung und Entstehung der Gemeinschaft, ihre Funktionen
und ihre potenziellen Anwendungen wurden in den vergangenen Jahrzehnten intensiv
untersucht, vorangetrieben durch technologische Fortschritte. Wir wissen heute, dass eine
gesunde Pflanzenmikrobiota den Wirt vor Krankheiten und Umweltstress schützen kann, dass
sie die Gesundheit und das Wachstum der Pflanzen fördern und, wenn sie richtig verstanden
und eingesetzt wird, zu nachhaltigeren Praktiken in der Landwirtschaft führen könnte. Die
meisten dieser Erkenntnisse stammen jedoch aus der Untersuchung von unterirdischen Teilen
von Pflanzen, der sogenannten Rhizosphäre. Forschungsergebnisse zu der Mikroflora der
Phyllosphäre sind, verglichen damit, seltener. Mit einer Sammlung von vier Manuskripten, die
sich mit verschiedenen Aspekten des mikrobiellen Lebens in der Phyllosphäre befassen, soll
diese Doktorarbeit zu unserem Verständnis von blattassoziierten Bakterien beitragen. Diese
Dissertation beinhaltet Arbeiten, die sich mit i) der Genomsequenzierung und Isolierung eines
bisher unbeschriebenen Blattepiphyten von seinem ursprünglichen Wirt und ii) seiner
taxonomischen Klassifizierung als Paraburkholderia dioscoreae , sowie iii) der Etablierung
eines genetischen Systems in ihm befassen, um die Mechanismen seiner pflanzenwachstumsfördernden
Aktivität durch Blätter zu entschlüsseln. Außerdem wird iv) ein Phänomen namens
Blatt-Knöllchen-Symbiose behandelt, eine obligate symbiotische Interaktion beheimatet in
Drüsen innerhalb des Blattmesophylls. Diese analysieren wir hinsichtlich ihrer metabolischen
Zusammensetzung und identifizieren Metabolite, die möglicherweise an der Wirt-Mikroben-
Homöostase beteiligt sind, oder nach von Bakterien hergestellten Verbindungen mit Funktion
für die Wirtspflanzen. Zusammen erweitern die Manuskripte in dieser Dissertation das aktuelle
Wissen über Pflanzen-Mikroben-Interaktionen in der Phyllosphäre, einem Forschungsgebiet,
das bisher weitgehend unterrepräsentiert ist, aber ein enormes Potenzial für biotechnologisch
getriebene Verbesserungen der Nachhaltigkeit der Landwirtschaft bietet.
Abstract
(Englisch)
Plants assemble a diverse microbial community, the plant microbiota, whose members interact
with it and with each other. These interactions, the resulting community assembly and
composition, its functions and potential applications have been heavily studied in the past
decades, propelled forward by technological advances. We now know that a healthy plant
microbiota can protect the host from disease and environmental stress, can promote plant health
and growth, and, if understood and employed correctly, could lead to more sustainable
practices in agriculture. Most of these findings, however, are derived from studying belowground
compartments of plants, namely the rhizosphere. In comparison, information regarding
the microbiota in the plant phyllosphere is scarce. With a collection of four manuscripts that
tackle various aspects of microbial life in the phyllosphere, this doctoral thesis aims to
contribute to our understanding of leaf-associated bacteria. This thesis contains work tackling
i) the genome sequencing and isolation of a novel leaf epiphyte from its native host and ii) its
taxonomic description as Paraburkholderia dioscoreae, iii) the establishment of a genetic
system within it to unravel the mechanics of its plant growth promoting activity through leaves
and, finally, iv) a phenomenon called leaf-nodule-symbiosis, an obligate symbiotic interaction
through glands within the leaf mesophyll, which we analyze with respect to their metabolic
makeup. We identify metabolites possibly involved in host-microbe-homeostasis and bacteriaderived
compounds with functions for the plant hosts. Together, the manuscripts within this
thesis expand the current knowledge of plant-microbe interactions in the phyllosphere, a field
of research that is still vastly understudied but offers enormous potential for biotechnologically
driven improvements to the sustainability of agriculture.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
ACC Deaminase Phyllosphäre Pflanzen-Mikroben-Interaktionen pflanzenwachstumsfördernd
Schlagwörter
(Englisch)
ACC deaminase phyllosphere plant growth promotion plant-microbe-interaction
Autor*innen
Johannes Ben Herpell
Haupttitel (Englisch)
How beneficial plant-microbe-interactions in the phyllosphere contribute to plant performance
Paralleltitel (Deutsch)
Wie gutartige Pflanzen-Mikroben-Interaktionen in der Phyllosphäre zum Pflanzenwachstum beitragen
Publikationsjahr
2023
Umfangsangabe
170 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Paul Schulze-Lefert ,
Gabriele Berg
AC Nummer
AC16844858
Utheses ID
66057
Studienkennzahl
UA | 794 | 685 | 437 |