Die Gruppe erforscht die genetischen und physiologischen Grundlagen der Anpassungen von Pflanzenwurzeln an Trockenheit und geringe Bodenfruchtbarkeit. Natürliche Variationen von anatomischen und architektonischen Wurzelphänotypen können erhebliche Auswirkungen auf die Aneignung von Bodenressourcen haben, indem sie die Platzierung von Wurzeln in Bodenbereichen bestimmen, in denen begrenzte Ressourcen am besten verfügbar sind, die metabolische Effizienz der Bodenerschließung verbessern, den radialen und axialen Ressourcentransport verändern, und die Rhizodeposition beeinflussen, die sich auf die Interaktionen mit Bodenlebewesen, einschließlich Mykorrhizapilzen, Pathogenen und dem Mikrobiom der Rhizosphäre auswirkt.

Die Gruppe untersucht, wie sich einzelne und Kombinationen von Wurzelmerkmalen auf die Wurzelfunktion und -physiologie auswirken, z. B. wie sie den symplastischen und apoplastischen Transport von Nährstoffen und Wasser beeinflussen und wie sie die Kohlenstoff- und Nährstoffkosten für den Aufbau und die Erhaltung des Wurzelgewebes beeinflussen. Diese und andere Funktionen von Wurzelmerkmalen bei der Aneignung von Bodenressourcen und der Stresstoleranz von Pflanzen sind in hohem Maße von der Umwelt und der Interaktion mit anderen Wurzelmerkmalen abhängig.

Die Gruppe befasst sich auch mit der phänotypischen Plastizität von Wurzeln. Eine flexible und veränderliche Wurzelarchitektur hat viele potenzielle ökologische und physiologische Vorteile, und das Ziel der Gruppe ist es, die Vor- und Nachteile plastischer Reaktionen zu verstehen und die abiotischen und biotischen Signale zu identifizieren, die unterschiedliche Wurzel-Phänotypen beeinflussen. Mithilfe von Gewächshaus- und Feldexperimenten sowie Struktur-Funktionsmodellen will die Gruppe die phänotypische Plastizität verstehen und bewerten, damit sie systematisch für eine Verbesserung der Stresstoleranz von Pflanzen genutzt werden kann.

Darüber hinaus ist es von Interesse, die genetische Regulation von anatomischen und architektonischen Merkmalen der Wurzeln zu erforschen. Adaptive Wurzelmerkmale werden beschrieben und in quantitativen genetischen Analysen zur Identifizierung von Kandidatengenen verwendet. Molekularbiologische Ansätze, einschließlich der Analyse von Mutanten und Transgenen mit veränderten Expressionsniveaus von Zielgenen, werden zur Validierung der Funktion einzelner Gene in der Ausprägung bestimmter Wurzelphänotypen eingesetzt. Unser Ziel ist es, funktionelle Marker zu entwickeln, die die Stresstoleranz verbessern und in Zuchtprogrammen zur Verbesserung von Kulturpflanzen eingesetzt werden können.

Wir nutzen die Hochdurchsatz-Phänotypisierung, um Erkenntnisse über Genfunktionen auf physiologischer Ebene zu gewinnen, und verwenden vorwärts gerichtete genetische Ansätze, um die genetische Architektur von Wurzelmerkmalen zu entschlüsseln. Das übergeordnete Ziel ist es, die Funktion und die genetische Kontrolle von Wurzelmerkmalen in definierten Umwelten zu verstehen, um die Nutzung von Bodenressourcen und die Pflanzenleistung zu verbessern und so die Nahrungsmittelproduktion in einem sich verändernden Klima zu sichern.