Analyse der komplexen Wechselwirkungen zwischen mikrobiellen Inokula und Pflanzen

Abstract

Pflanzenwachstumsfördernde Mikroorganismen (PWFM) stellen eine effiziente und umweltfreundliche Alternative zu Agrochemikalien dar. PWFM interagieren mit Wurzeln, beeinflussen das Pflanzenwachstum und die Nährstoffversorgung. Die Kombination von kultivierungsabhängigen und -unabhängigen Methoden zur Überwachung von PWFM und Untersuchung der mikrobiellen Gemeinschaften in der Rhizosphäre führte zu einem besseren Verständnis der komplexen Interaktionen in der Rhizosphäre. Pseudomonas sp. RU47 ist ein Rhizosphären-kompetenter Stamm, der sowohl pflanzenwachstumsfördernde als auch Biokontroll-Aktivitäten besitzt. Die Untersuchung der Genomsequenz von RU47 zeigte, dass der Stamm zu dem taxonomischen Cluster P. koreensis gehört und möglicherweise eine neue Spezies repräsentiert. Es konnten verschiedene Gene identifiziert werden, die eine Rolle bei den pflanzenwachstumsfördernden und Biokontroll-Aktivitäten spielen. Basierend auf der RU47-Genomsequenz wurden Primer für vier verschiedene Gene, potentiell involviert in Pflanzen-Bakterien-Interaktionen, entworfen und für die Detektion und Quantifizierung von RU47 in Gesamt-DNA der Rhizosphäre von Tomate und Mais, die in Böden mit reduzierter P-Düngung angebaut wurden, getestet. RU47 wurde in der Rhizosphäre von Tomate und Mais sechs Wochen nach Pflanzung detektiert. Der Einfluss von vier PWFM (Trichoderma harzianum T-22, Pseudomonas sp. DSMZ 13134, Bacillus amyloliquefaciens FZB42 und Pseudomonas sp. RU47) auf das Wachstum von Tomate und Mais sowie auf die mikrobielle Gemeinschaft in der Rhizosphäre unter reduzierter P-Verfügbarkeit wurde untersucht. Es wurde eine hohe Rhizosphärenkompetenz von bakteriellen Inokula an Tomatenwurzeln beobachtet, die positiv mit Pflanzenwachstum und Akkumulation von Nährstoffen im Spross korrelierte. Des Weiteren stimulierten die Inokula das Pflanzenwachstum und führten zu Veränderungen in der mikrobiellen Gemeinschaft in der Rhizosphäre von Tomate. Alle inokulierten Stämme besiedelten die Wurzeln von Mais und veränderten die bakterielle Rhizosphärengemeinschaft, wodurch es zu einer Erhöhung der Maispflanzen-Biomasse kam. Diese Studie liefert einen wichtigen Beitrag hinsichtlich der Verwendung von RU47 im landwirtschaftlichen Bereich, was zur Reduzierung des Einsatzes von Pestiziden und mineralischem Dünger beitragen kann. Darüber hinaus zeigt diese Studie die Fähigkeit von RU47, die Rhizosphäre zu kolonisieren, was zu einer maßgeblichen Erhöhung des Pflanzenwachstums führte aber auch zu Veränderungen des Rhizosphären-Mikrobioms, die möglicherweise auch zu den positiven Effekten beigetragen haben.

Auf Wunsch des Autors / der Autorin ist diese Dissertation nur als Druckausgabe verfügbar.