title: Host Specificity in the Plant Microbiota and how Bacterial Members of the Root Microbiota Serve Plant Mineral Nutrition
title: Mikrobielle Gemeinschaften auf Pflanzen und wie ihre Mitglieder dem Wirt dienen
titleType: AlternativeTitle
Creators: name: Schulze-Lefert, Paul
Publisher: name: MyCoRe Community
Year: 2022
Subjects: subject: Pflanzliches Mikrobiom
subject: Plant Microbiota
subject: Mikrobielle Gemeinschaften
subject: Microbial Communities
subject: 000

description: Healthy plants in nature are colonized by multi-kingdom microbial communities including bacteria and fungi, termed the plant microbiota, which promote plant growth and health. Our work focuses on the root microbiota and aims at a deeper understanding of the mechanisms underlying the establishment of root-associated microbial communities and their beneficial functions for the host. We have established systematic culture collections of the root microbiota of the crucifer Arabidopsis thaliana and the legume Lotus japonicus, allowing us to culture the majority of bacterial and fungal taxa associated with healthy roots of these two plant hosts. We then compose defined consortia, called synthetic communities (SynComs), from the isolated root commensals and reconstitute the root microbiota in co-cultivation experiments with germ-free plants to study physiological microbial community functions in laboratory environments. This enabled us to demonstrate that the bacterial root microbiota is crucial for the survival of the plant in natural soil by protecting the host against harmful fungal root endophytes. In iron-limiting soils, we show that the bacterial root microbiota is important for plant iron nutrition via a mechanism dependent on the secretion of the plant-derived coumarin fraxetin into the rhizosphere. We propose that the bacterial root microbiota, stimulated by secreted coumarins, is an integral mediator of plant adaptation to iron-limiting soils. Our experiments have also revealed an unexpected host specificity of the root microbiota.
description: Gesunde Pflanzen in der Natur werden von mikrobiellen Gemeinschaften einschließlich Bakterien und Pilzen besiedelt, die als Pflanzenmikrobiota bezeichnet werden und das Pflanzenwachstum und die Pflanzengesundheit fördern. Unsere Arbeit konzentriert sich auf die Wurzel-Mikrobiota und zielt auf ein tieferes Verständnis der Mechanismen, die der Etablierung von wurzelassoziierten mikrobiellen Gemeinschaften und ihren nützlichen Funktionen für den Wirt zugrunde liegen. Wir haben systematische Stammsammlungen der Wurzel-Mikrobiota des Kreuzblütlers Arabidopsis thaliana und der Hülsenfrucht Lotus japonicus angelegt, die es uns ermöglichen, die Mehrzahl der bakteriellen und pilzlichen Taxa zu kultivieren, die mit gesunden Wurzeln dieser beiden Pflanzenwirte assoziiert sind. Aus den isolierten Wurzelkommensalen stellen wir dann definierte Konsortien, sogenannte synthetische Gemeinschaften (SynComs), zusammen und rekonstituieren die Wurzel-Mikrobiota in Co-Kultivierungsexperimenten mit keimfreien Pflanzen, um physiologische mikrobielle Gemeinschaftsfunktionen in Laborumgebungen zu untersuchen. So konnten wir zeigen, dass die bakterielle Wurzelmikrobiota für das Überleben der Pflanze in natürlichen Böden entscheidend ist, indem sie den Wirt vor schädlichen pilzlichen Wurzelendophyten schützt. In eisenlimitierten Böden zeigen wir, dass die bakterielle Wurzelmikrobiota für die mineralische Eisenernährung der Pflanze mittels eines Mechanismus wirksam wird, der von der Sekretion des pflanzlichen Cumarins Fraxetin in die Rhizosphäre abhängt. Wir schlagen vor, dass die bakterielle Wurzelmikrobiota, stimuliert durch pflanzliche Cumarine, ein integraler Vermittler der pflanzlichen Anpassung an eisenlimitierende Böden ist. Unsere Experimente haben auch eine unerwartete Wirtsspezifität der Wurzelmikrobiota aufgedeckt.
description: Biodiversität und die Zukunft der Vielfalt: Vorträge anlässlich der Jahresversammlung am 24. und 25. September 2021 in Halle (Saale), p. 53