Mikrobielle Vielfalt in der Rhizosphäre und im Boden

Abstract

Bodenmikroorganismen sind von enormer Bedeutung für funktionierende Stoffkreisläufe und die Pflanzengesundheit. Die Entwicklung und Anwendung von Nukleinsäure-basierten Untersuchungstechniken hat ein neues Verständnis der Vielfalt von Mikroorganismen in der Rhizosphäre und im Boden ermöglicht. Mit Hilfe dieser kultivierungsunabhängigen Methoden konnte gezeigt werden, dass die mikrobielle Diversität durch eine Vielzahl biotischer und abiotischer Faktoren beeinflusst wird. Basierend auf der Sequenzanalyse von 16S rRNA-Genen und ITS-Fragmenten, die aus Boden-DNA amplifiziert wurden, wurde die taxonomische Zuordnung (Gattungen, Arten) der Mikroorganismen ermöglicht, deren Abundanz durch die Pflanzenart oder - sorte, den Standort oder Änderungen in der landwirtschaftlichen Praxis beeinflusst wird. Die Diversifizierung innerhalb einer Art und die Anpassung von Bakterienpopulationen an sich ändernde Umweltbedingungen erfolgen häufig durch mobile genetische Elemente. Pathogenitätsdeterminanten, Gene für die Interaktion mit der Wirtspflanze oder Antibiotika- und Schwermetallresistenzgene sind häufig auf Plasmiden lokalisiert. Dieser Artikel fasst die Forschungsarbeiten zur mikrobiellen Diversität im Boden an der BBA und im JKI in Braunschweig zusammen.

Stichwörter: Mikrobielle Diversität, Bakterien, Pilze, DNA-Extraktion, Kultivierbarkeit, genetische Flexibilität, Gentransfer, mobile genetische Elemente

Microbial diversity in rhizosphere and bulk soil

Summary

Soil microbes are of enormous importance for functioning nutrient cycles as well as for plant health. The development and application of nucleic acid based techniques provided new insights into the diversity of bulk and rhizosphere soil microbes. The microbial diversity in soils was shown by means of cultivation-independent methods to be influenced by various biotic and abiotic factors. Sequence based analysis of 16S rRNA genes and ITS fragments amplified from total DNA extracted directly from soil allows to determine the taxonomic affiliation (phylum, class, order, genera and species) of those taxa influenced in their relative abundance by the plant species or genotype, the site, or changes in agricultural management. The diversification within a species and the adaptation of bacterial populations to changing environmental conditions is often fostered by mobile genetic elements. Pathogenicity determinants, genes responsible for the bacterial interaction with its host plant or antibiotic and heavy metal resistance genes are often localized on plasmids. This review summarizes research on microbial diversity performed over more than twenty years at the BBA and now in the JKI in Braunschweig.

Keywords: Microbial diversity, bacteria, fungi, DNA extraction, culturability, genetic flexibility, gene transfer, mobile genetic elements