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Faktoren, die Rhizokompetenz, Biokontrollaktivität von BCA und deren Effekte auf die mikrobielle Gemeinschaft in der Rhizosphäre beeinflussen
Projekt
Förderkennzeichen: JKI-EP-08-1116
Laufzeit: 01.04.2010
- 30.09.2013
Forschungszweck: Experimentelle Forschung
Die Anwendung bzw. gezielte Nutzung antagonistischer Bakterien stellt eine nachhaltige Methode zum Schutz der Kulturpflanzen vor bodenbürtigen Pathogenen dar. Aufgrund der Vielzahl und Komplexität der Faktoren, die das Vorkommen und die Effizienz der Antagonisten beeinflussen, ist die Wirkung in der Regel jedoch oft nicht befriedigend. In diesem Vorhaben sollen die hierfür verantwortlichen Faktoren untersucht werden. Im Mittelpunkt der Betrachtung stehen die Faktoren Bodenart, Kulturpflanze und Vegetationszeit. Unter anderem soll gezeigt werden, wie sich die Inokulation mit mikrobiellen Antagonisten auf die Rhizospähre auswirkt. Neben direkten Auswirkungen spielen hierbei offensichtlich die Interaktionen zwischen den Rhizosphärenorganismen und der Kulturpflanze eine besondere Bedeutung.
Schlüsselfaktoren, die die Aktivität von inokulierten Stämmen beeinflussen und ihr Einfluss auf die natürliche mikrobielle Gemeinschaft in der Rhizosphäre von Salat. Die Verwendung von antagonistisch wirkenden Bakterien könnte eine umweltfreundliche Alternative für den Pflanzenschutz sein, um Pflanzen gegen bodenbürtige Pathogene zu schützen, wenn die Rhizosphärenkompetenz und die Biokontrollaktivität der Antagonisten besser vorhersagbar wären. In diesem Projekt testen wir die Hypothese, dass der Bodentyp und die Pflanzenart die Rhizosphärenkompetenz und Biokontrollaktivität der inokulierten Stämme beeinflussen. Umgekehrt wird möglicherweise die strukturelle Diversität der natürlichen mikrobiellen Gemeinschaft in der Rhizosphäre durch die inokulierten Stämme beeinflusst, entweder direkt oder indirekt über die Interaktion der inokulierten Stämme mit der Pflanze, was wiederrum einen Einfluss auf die Rhizosphärenkompetenz der eingesetzten Stämme haben kann. Die gesamte DNA (TC-DNA) der Rhizosphäre von Pflanzen wurde extrahiert und mit Hilfe von denaturierender Gradienten-Gel-Elektrophorese (DGGE) und Pyrosequenzierung des 16SrRNA-Genfragments untersucht. DGGE zeigte signifikante Unterschiede der bakteriellen und pilzlichen Muster zwischen den Pflanzenarten und den Bodentypen, wobei Pflanzenarten den ausgeprägteren Effekt hatten als die Pflanzenart. Die Applikation des bakteriellen Antagonisten hatte keinen Einfluss auf die natürliche mikrobielle Gemeinschaft. Die Sequenzierung des 16S rRNA Genfragments der Rhizosphärenproben von zwei Pflanzenarten (Salat und Kartoffel) ergab, dass Proteobakterien, Actinobakterien, Firmicutes, Bacteroidetes und Acidobakterien zu den dominanten Phyla gehören. Die Proteobakterien hatten die höchste relative Abundanz in allen drei untersuchten Bodentypen. Innerhalb der Proteobakterien waren die Alphaproteobakterien die bedeutendste Klasse. Im Vergleich von wurzelfreiem Boden mit Rhizosphärenproben konnten angereicherte taxonomische Gruppen identifiziert werden. Die schnellwachsenden Proteobakterien waren in der Rhizosphäre angereichert, verglichen mit dem wurzelfreien Boden, wohingegen die relative Abundanz der anderen dominanten Gruppen abnahm. Die Firmicutes waren in einem der lehmigen Böden angereichert, aber nahmen in den anderen zwei Böden ab. Statistisch signifikante Unterschiede zwischen den Böden konnten festgestellt werden, offensichtlich reichern die beiden lehmigen Böden andere OTUs an als der Sandboden. OTUs, die zu Rhizobium, Sphingobium, Sphingomonas, Variovorax und Methylophilus gehören, nahmen signifikant in ihrer Abundanz zu in den Rhizosphären aller untersuchten Böden ab. Mesorhizobium reicherte sich nur im Sandboden an, wohingegen Acidovorax und Burkholderia sich in den beiden Lehmböden anreicherten zum Zeitpunkt der Ernte. Der OTU-Report zeigte aber auch, dass in der Rhizosphäre der verschiedenen Pflanzenarten viele OTUs gemeinsam vorkommen, aber auch einige OTUs auf eine der Arten beschränkt sind. Während in der Rhizosphäre von Kartoffel zum Beispiel Lysobacter sp., Streptomyces scabies, Sphingobium und Shinella angereichert sind, sind Acidovorax, Methylibium, Burkholderia, Azospirillum und Massilia in der Rhizosphäre von Salat angereichert. Auch hier zeigte die Applikation des Biokontrollstammes keine Verschiebung in der mikrobiellen Gemeinschaft und konnte somit die Ergebnisse der DGGE-Untersuchungen bestätigen. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die Pflanzenart und der Bodentyp einen starken Einfluss auf die mikrobielle Gemeinschaft in der Rhizosphäre haben, die Applikation des Biokontrollstamms aber nur einen geringen Effekt aufweist. Demzufolge konnte ein negativer Effekt nicht ausgemacht werden. Die Verwendung von Biokontrollstämmen könnte somit ein vielversprechendes Werkzeug im Pflanzenschutz sein.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Pflanzenschutz
- Bodenkunde
