The plant root microbiome diversity and resilience in a changing climate

Mangfaldet av jordlevande organismar har sterk påverknad på økosystemfuksjonar på kloda vår. Endringar i samansetnad eller mangfald av desse organismane kan difor ha store innverknadar på ei rekkje prosessar. Alle levande planter er avhengige av eit stort mangfald mikroorganismar. Under jorda lev planterøtene i symbiose med rotassosierte sopp og fungerer som vertar for eit rikt mangfald av prokaryotar. Til saman utgjerd desse organismane planterotmikrobiomet. Rotassosierte sopp har ei overraskande viktig rolle i karbonlagring over lang tid. Men me veit lite om korleis og kor raskt planterotmikrobiomet responderer på endringar i temperatur og nedbør, og kva konsekvensar slike endringar i planterotmikrobiomet vil ha på karbonlagring i jord over lang tid. DRIVE-prosjektet har dratt nytte av allereie er etablert infrastruktur for å studere korleis det økologisk viktige planterotmikrobiomet responderer på storskala endringar i miljøet. Prosjektet var delt opp i tre arbeidspakkar (WPs). Planter og deira assosierte planterotmikrobiom har vorte samla for WP1 og WP3 (2015 og 2016) og transplantert for WP2 (2015). Dei transplanterte plantene vart sjekka under feltarbeidet i 2016, 2017 og 2018, og vart hausta under feltarbeid i 2019. Planterot- og jordmikrobiomet er sekvensert og analysert for WP1, og sekvensert for WP2. Jordprøvar vart analyserte under eit forskingsopphald i ved SLU i Uppsala våren 2018. Eit storskala forsøk for å sjå på kva sopp som vert rekruttert til planterøtene frå jord under ulike temperaturar er fullført og sekvensert (WP3). Resultata frå DRIVE visar at soppsamfunna i planterotsystema me har undersøkt er strukturert av temperatur og nedbør. Jorda i tørrare klima inneheld ein høgare biomasse av sopp og meir karbon samanlikna med jord frå våtare område. Studiet i WP1 visar at det predikerte varmare og våtare klimaet i boreale område kan føre til lågare karboninnhald i boreale beitemarker, noko som kan ha konsekvensar for den globale kabonbalansen. Alle arbeidspakkane er under arbeid for publisering i internasjonale journalar.

Resultata frå prosjektet visar korleis klima kan påverke soppsamfunn i jord og planterøtter, og korleis endring i desse kan påverke karbonmengd i jorda. Resultat frå prosjektet som har vore presentert på konferansar, symposier og for forskergrupper internasjonalt er blitt mottatt med stor interesse av fagfeltet, og bidrag til ny og viktig kunnskap om prosessar i jord i lys av framtidige klimaendringar. Resultata vil såleis kunne bidra til kunnskapsgrunnlaget for framtidige klimamodellar.

Soil biodiversity influence ecosystem functioning, and changes in soil biodiversity impairs multiple ecosystem functions. All living plants are closely associated with a high diversity of microorganisms essential for their functioning. Belowground, plants roots live in symbiosis with root associated fungi (RAF) and also host a rich diversity of prokaryotes, together known as the plant root microbiome. RAF has recently been shown to have a surprisingly important role in long-term carbon storage and sequestration. How and at which rate the associated plant root microbiome responds to the shifts in temperature and precipitation is largely unknown and thereby overlooked in climate models, even though changes in the plant root microbiome may significantly alter long term carbon storage and sequestration. The DRIVE project will take advantage of an already established infrastructure to study how the ecologically important plant root microbiome responds to large-scale changes in the environment, and seeks to model the potential implication for long-term carbon storage and sequestration In a field survey (WP1), the plant root microbiome associated with two host plants will be assessed in the SEEDCLIM climate grid using high throughput DNA sequencing approaches. In WP2, plants with their associated rhizospheres, will be transplanted within the SEEDCLIM climate grid and responses on the shifts in environmental conditions on the root microbiome assessed. In WP3 a controlled common garden experiment will be conducted where climate effects on both the root microbiome and the host plant will be assessed. Hence, the three WPs are highly interrelated, stretching from observational field studies to experiments where causal relationships will be addressed.The project will bring together a high level consortium of national and international leading scientists within microbial ecology and climate change ecology, which will ensure access to the needed competence of the DRIVE project