Interaktionen zwischen dem Rhizosphärebakterium Bacillus Cereus, dem Wurzelgallennematoden Meloidogyne Incognita und Tomate

Dissertation / Doktorarbeit von Oliver Keuken

Zusammenfassung:

Die Behandlung der Wurzelsysteme von Tomatenpflanzen mit B. cereus S18 Zellsuspension reduzierte den Befall mit dem Wurzelgallennematoden Meloidogme incognita. Die Anzahl gebildeter Gallen, die als Maß für die Befallsintensiät bestimmt wurden, wurden im Vergleich zu unbehandelten Pflanzen um 43 Prozent reduziert. Weitere Untersuchungen mit Tomatenkeimlingen zeigten, daß Bacillus cereus S18 die Anzahl der in die Wurzeln eingedrungenen Larven um etwa 34 und die Gallzahl um 39 Prozent verringerte. In-vitro Versuche, in denen der direkte Einfloß von S18 auf die infektiösen L2-Larven untersucht wurde, führten zu ersten Hinweisen auf mögliche Wirkungsmechanismen: Nach Behandlung mit B. cereus Sl8 war die Orientierung der Larven zu Wurzelexsudat von Tomatenkeimlingen herabgesetzt. Die Behandlung mit S18 reduzierte die Aggregationsrate im Vergleich zu unbehandelten M. incognita Larven um 78 Prozent. In Mobilitätstests wurde die Wirkung von S18 auf die Bewegungsaktivität der Larven ermittelt. Nach einer Inkubation von U. incognitca Larven in S18 Zellsuspension waren die Larven vollständig imrnobilisiert. Die toxische Wirkung des S18 Kulturfiltrats konnte in Inaktiviecungs- und Mortalitätstests nachgewiesen werden.

Bei gegebenem Versuchsaufbau betrog die Mortalitätsrate der mit S18 Kulturfiltrat behandelten Larven 90 Prozent. Durch die Untersuchung der Wirkung verschiedener Extrakte und Fraktionen, sowie durch gaschromatographische und enzymatische Analyse des Kulturfiltrats wurde nachgewiesen, daß niedermolekulare Verbindungen für die toxische Wirkung verantwortlich waren. Die Ergebnisse weisen darauf hin, daß die Wirkung des Kulturfiltrats mit dem Gehalt an Essigsäure korreliert ist.Untersuchungen des pH-Werts der Rhizosphitre von Tomatenkeimlingen belegen eine Ansäuerung nach der Applikation von B. cereus 518. Diese pH Wert Verschiebung kann als Hinweis für die Bildung organischer Säuren durch S18 in der Rhizosphäre gewertet werden.

Die vorliegende Arbeit liefert neue Hinweise für die Ursachen der antagonistischen Wirkung von B. cereus S18 auf M. incognita. Es wurde nachgewiesen, daß drei Mechanismen wichtig für die Erklärung der Befallsreduktion sind:

1. die Orientierung der Larven zur Wirtspflanze wird gestört.

2. die Bewegungsaktivität der Larven wird eingeschränkt.

3. die Larven werden abgetötet.

Um diese Ergebnisse von Modelluntersuchungen auf die natürlichen Verhältnisse an der Pflanze übertragen zu können, ist es jedoch notwendig, die Quantität und die Qualität der Bildung toxischer Metabolite von B. cereus S18 in der Rhizosphäre von Tomate oder anderen Wirtspflanzen von M. incognita zu untersuchen. Die Wechselwirkungen zwischen B. cereus S18 und Tomatenpflanzen standen im Mittelpunkt von umfangreichen Freilanduntersuchungen, in denen der Einfloß von S18 auf das Wachstum und den Ertrag der Pflanzen bestimmt wurde. Die Wurzelbesiedelung durch B. cereus, der Verlauf der Gesamtzellzalden sowie Ertragsparameter und die Biomasseentwicklung der Pflanzen wurde ermittelt. Wichtige Faktoren der Rhizosphärenkompetenz von B. cereus S18 wurden reproduzierbar in zwei aufeinanderfolgenden Vegetationsperioden nachgewiesen: schon nach der Saatgutbehandlung mit S 18 Sparen erfolgte eine intensive Besiedelung der Rhizospäre durch B. cereus. Nach einer Gießbehandlung mit aktiven S18 Zellen wurde die Rhizoplane in großem Umfang kolonisiert. Ein Einfloß auf die natürliche Rhizosphärenpopulation konnte nicht nachgewiesen werden.

Die Untersuchungen zum Einfluß von B. cereus S18 auf das Pflanzenwachstum und den Ertrag belegten die pflanzenwachstums- und ertragsfördernde Wirkung von S18. Der Ertrag der Tomatenpflanzen wurde in beiden Vegetationsperioden reproduzierbar um etwa 20 Prozent erhöht. Die Wurzelmasse der behandelten Pflanzen lag im gesamten Untersuchungszeitraum signifikant über der der unbehandelten Pflanzen. Eine Beeinflussung der Wachshöhe oder der Sproßmasse konnte jedoch nicht nachgewiesen werden. Die Ergebnisse der Freilanduntersuchungen belegen den großen Einfloß von B. cereus S18 auf das Wachstum und den Ertrag von Tomatenpflanzen und damit die zusätzliche Zugehörigkeit von S18 zur Gruppe der ,plant Growth Promoting Rhizosphere Bacteria". Die intensive Besiedelung der Rhizosphäre nach Saatgut oder Flüssigapplikation beleg die Rhizosphärenkompetenz von B. cereus S18. Um zu einer Umsetzung dieser vielversprechenden Ansätze im praxisnäheren Bereich zu gelangen, sind weitere Untersuchungen notwendig. In Versuchen zur Applikation der Bakterien müßte überprüft werden, ob eine Saatgutbehandlung mit Sl8 Sporen, die praxisrelevanter als die Flüssigapplikation ist, ausreicht, um die beschriebenen Effekte zu erzielen.

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