Untersuchungen wurden durchgeführt, um die Wirkung von B. subtilis und deren Metaboliten auf den Meloidogyne- und Pratylenchus-Befall und ihre Vermehrung festzustellen sowie um die möglichen Wirkmechanismen zu studieren. Substratbehandlungen mit B. subtilis FZB 24® führten zu einem höherenMeloidogyne-Befall und einer verstärkten Nematodenvermehrung. Trotz verstärktem Befall wurde das Pflanzenwachstum verbessert (induzierte Toleranz). Weiterhin wurden durch "antibiotikafreie" Kulturfiltrate (KF) aus der bakterielen Übergangs- und stationären Phase ähnliche Wirkungen erzielt. Außerdem wurde eine systemische Wirkung von B. subtilis auf den Meloidogyne-Befall an Tomate nachgewiesen. B. subtilis bzw.die KF-behandelte Testpflanzen zeigten stärkere Anlockwirkung auf Meloidogyne-Larven (M. incognita, M. arenaria) als unbehandelte. KF (50, 10, 1%) von B. subtilis zeigten keine nematizide Wirkung auf die Meloidogyne-Larven. KNO3 als Trägersubstanz für das Bakterienpräparat besaß ähnliche Wirkungen auf den Meloidogyne-Befall und die Nematodenvermehrung.Ebenfalls wurde das Pflanzenwachstum durch KNO3-Zufuhr gefördert. Der Einsatz des nematodenfangenden Pilzes Arthrobotrys superba reduzierte den Meloidogyne-Befall (30% Gallenreduktion). Hingegen wurde durch die kombinierte Anwendung von A.superba und B. subtilis FZB 24® der Bekämpfungserfolg von A. superba reduziert. Die exogene Applikation von Phytohormonen bzw. Präkursoren zeigte keine Wirkung auf das Wachstum der Testpflanzen. Die Vermehrung von Meloidogyne wurde durch IAA und die Kombination von IAA und Kinetin gefördert. In den getesteten Konzentrationen der Phytohormone wurde keine Wirkung auf die Mortalität der Wurzelgallenälchen- (Meloidogyne-) Larven beobachtet. Der Gehalt von Enzymen (Chitinase, Glucanase und Peroxidase) aus dem Sproß behandelter Tomatenpflanzen wurde bestimmt. B. subtilis-Isolate (FZB 24® , S18) reduzierten die Population von Wurzelläsionsnematoden, Pratylenchus penetrans (nicht signifikant) [9 bzw. 15-20% pro Wurzelsystem bzw. g Wurzel]. Das Pflanzenwachstum wurde an befallenen Pflanzen durch beide Isolate verbessert (induzierte Resistenz). Es wurden keine Unterschiede zwischen den Bakterien-Isolaten festgestellt. KNO3 führte ebenfalls zu einer Verminderung der Nematodenpopulation. Die Ergebnisse werden hinsichtlich möglicher Wirkmechanismen des RhizobakteriumsB. subtilis und des nematodenfangendes PilzesA. superba zur Regulierung der Nematodenpopulation bei Tomate diskutiert. / Investigations were made to know about the effects of Bacillus subtilis and its metabolites on the infestation of tomato plants with root-knot and lesion nematodes. Further more, experiments were carried out to clear up the mode of actions ofB. subtilis and its culture filtrates on infestation of tomato seedlings and reproduction of root-knot nematodes. Substrate applications ofB. subtilis FZB 24® leaded to an increasement of infestations intensity and reproduction of root-knot nematodes (M. arenaria). Eventhough, bacterized and inoculated plants with root-knot nematodes showed better growth than with bacteria untreated plants (induced tolerance). In addition "antibiotica free" culture filtrates (CF) from transitional and stationary bacterial growth phase also promoted reproduction of root-knot nematodes. These CF elicitized tolerance of tomato plants towardsMeloidogyne too. It was proved that B. subtilis could induce a systemic reaction of tomato plants towards root-knot infestation. Besides that test plants treated with B. subtilis (cells) or CF were more attractive to Meloidogyne-Larvae (M.arenaria & M.incognita) than untreated once. CF in 50, 10 and 1% concentrations did not have a nematicidal effect on the root-knot larvae. KNO3 -the carrier of the bacterial preparate (B. subtilis FZB 24®) - had also the same effects on infestation and reproduction of root-knot nematodes. Plant growth was promoted due to application of KNO3. The use of nematode trapping fungus, Arthrobotrys superba gave some range of nematode (root-knot) control (30% gall reduction). Whereas, with the combination ofA. superba and B. subtilis FZB 24® the effect of the fungus was reduced. The application of exogenic phytohormones and precursores showed no effect on plant growth. Reproduction of Meloidogyne was promoted by IAA and combination of IAA and kinetin (not significant). In the tested concentrations of these phytohormones there was no direct mortality effect on root-knot larvae. Content of some enzymes (chitinase, glucanase and peroxidase) from shoot of treated tomato plants was determind. B. subtilis-Isolates (FZB 24® and S18) reduced the population of lesion nematodes,Pratylenchus penetrans in attacked plants (not significant) [9% per root system and 15-20% per g root]. The treatment improved the predisposition of the plants to lesion nematodes (induced resistance). Plant growth was also improved. There was no difference between the bacterial isolates in their effect. KNO3 reduced also nematode population. In general the results would be explained and discussed towards possible mode of actions of rhizobacterium B.subtilis and nematode trapping fungus A. superba.

Ziel dieser Arbeit war es, das Verständnis über Reaktionen von Tomaten auf limitiertes Nährstoffangebot zu verbessern. In der Kontrollbehandlung (100% Biomassewachstum) wurden Pflanzen ohne Nährstofflimitierung kultiviert. Bei den Mangelvarianten wurde entweder K, Mg oder N kontinuierlich in Raten angeboten, die das Wachstum auf etwa 80% (leichter Mangel) oder 60% (starker Mangel) der Kontrolle reduzierten. Dieser Versuchsansatz ermöglichte es, pflanzliche Reaktionen auf eine gut definierte Intensität von Mangel an K, Mg und N zu vergleichen. Nährstofflimitierung veränderte die Biomasse- und Nährstoffallokation auf die verschiedenen Pflanzenorgane, wobei diese Veränderungen sich je nach Nährstoff unterschieden, aber nicht von der Intensität des Mangels abhängig waren. Die Wirkungen von Nährstofflimitierung auf morphologische Wurzel- und Sprosseigenschaften waren ebenfalls Nährstoff-spezifisch und nicht abhängig von der Intensität des Mangels. Die Wirkungen auf die Fruchtqualität, z.B. den Gehalt an Zuckern, Lycopin und Vitamin C waren Nährstoff-spezifisch und bei einigen Parametern auch von der Intensität des Mangels abhängig. Die Pflanzenreaktionen auf Mg-Mangel wurden in größerem Detail untersucht. In den ersten 6 Tagen nach Beginn der Limitierung nahmen die Mg-Konzentrationen in allen Organen stark ab, ohne Wirkung auf das Wachstum und die Photosynthese. Mangel erhöhte die Blattzuckergehalte, aber die Zuckerakkumulation stand in keiner Beziehung zur Photosyntheserate. Diese nahm erst ab, wenn die Blatt-Konzentrationen auf Werte unterhalb von 0,1 bis 0,2 mg Mg g-1 Frischmasse abgesunken waren. In Mg-Mangelpflanzen akkumulierten Zucker in den Sourceblättern sogar wenn das Source/Sink-Verhältnis in den Pflanzen durch Beschattung der basalen Blätter stark verringert wurde. Das stimmt mit der Annahme überein, dass Mg-Mangel aufgrund einer Inhibierung der Phloembeladung den Zuckerexport aus den Blättern verringert. / This thesis aims to increase our understanding about plant responses to K, Mg and N limitation and their relationship with fruit quality of tomato. In the control treatment (100% biomass growth), plants were grown at high nutrient concentration. In the nutrient-limitation treatments, either K or Mg or N was supplied continuously at rates, which reduced biomass growth to about 80% (mild deficiency) or 60% (severe deficiency) of the control. This experimental approach allowed comparing long-term plant responses to deficiency of K, Mg or N at well-defined intensities of nutrient limitation. Nutrient limitation was associated with changes of biomass and nutrient allocation among various plant organs, whereby these changes were nutrient specific (e.g., biomass allocation to leaves was increased in Mg deficient plants, and decreased in N deficient plants), but not much dependent on the intensity of nutrient limitation. Effects of nutrient limitation on root and shoot morphological traits were also nutrient-specific and independent on the intensity of deficiency. Effects of nutrient limitation on fruit quality, e.g, sugar, lycopene and ascorbic acid content, were also nutrient-specific, and for specific parameter dependent on the intensity of deficiency. Responses to Mg deficiency were studied in more detail. In the first 6 days after start of Mg limitation, Mg concentrations in all plant organs drastically decreased without any effects on growth and leaf photosynthetic rates. Mg-deficiency increased leaf sugar concentrations, but sugar accumulation was not directly related to leaf photosynthesis which only decreased after leaf Mg concentrations were below 0.10 to 0.20 mg Mg g-1 leaf fresh mass. In Mg-deficient plants, sugars accumulated in source leaves even when the source/sink ratio was strongly decreased by shading of basal leaves. This is in accordance with the suggestion that sugar export is reduced due to inhibition of phloem loading.

Während der Entwicklung von Früchten der Tomate (Sorte Micro-Tom) wurde der Kohlenhydrat-Stoffwechsel untersucht. Es wurde ein Unterschied zwischen dem Metabolismus im Perikarp und dem des Plazenta-Gewebes gefunden. Stärke wurde in der Plazenta langsamer abgebaut als im Perikarp, während lösliche Zucker im Perikarp stärker akkumulierten. Die Aktivitäten der glykolytischen Enzyme tendierten zu einem Maximum 40 Tage nach der Blüte. Weiterhin wurde die Expression einiger plastidärer Transporter untersucht. Sowohl der Triosephosphat-Tranporter (TPT) als auch der Glucose-6-phosphat-Transporter wurden am stärksten in grünen Früchten exprimiert, während der Reife nahm die Expression ab. Der ATP/ADP-Transporter wurde während der Fruchtentwicklung nur schwach exprimiert.Es besteht die Hypothese, daß die Rolle der drei Enzyme plastidäre Fructose-1,6-Bisphosphatase (cp-FBPase), ADP-Glucose Pyrophosphorylase (AGPase) und Glucan Wasser Dikinase (GWD) darin besteht, die Stärke-Akkumulation in der frühen Entwicklung der Tomaten-Frucht zu beeinflussen. Diese Hypothese wurde unter Verwendung der Antisense-Technik für die plastidären FBPase (unter der Kontrolle des B33 Promoters), sowie für die AGPase und die GWD (beide unter der Kontrolle des CaMV 35S-Promoters) in der Tomaten-Kultivar Moneymaker untersucht. Die Repression von plastidärer FBPase oder AGPase in der Frucht der Tomate scheint die Metaboliten-Konzentrationen nicht so stark wie in den Blättern zu beeinflussen. Der Grund hierfür ist wahrscheinlich, daß jede Veränderung durch die Fähigkeit der Frucht, Zucker zu importieren, abgepuffert wird. Auf der anderen Seite hatte die Repression des GWD Proteins in der Frucht der Tomate starke Effekte auf die Metaboliten-Konzentrationen. / Carbohydrate metabolism was studied during the development of fruits of the tomato cultivar Micro-Tom. The metabolism of the pericarp and placental tissues was found to be different. Starch being degraded more slowly in the placenta than in the pericarp, while soluble sugars accumulated to a greater extent in the pericarp. The activities of glycolytic enzymes tended to peak at 40 days after flowering. The expression of some plastidial transporters was also studied. Both the triose phosphate transporter (TPT) and Glucose-6-Phosphate (Glc-6-P) transporter were expressed greatest in green fruits, before declining. The expression of the triose phosphate transporter (TPT) was greater than that of Glc-6-P transporter. The ATP/ADP transporter was expressed to a low level throughout fruit development. The role of three enzymes Chloroplastic Fructose-1,6-bisphosphatase (cp-FBPase), ADP-glucose Pyrophosphorylase (AGPase) and Glucan Water Dikinase (GWD) protein are thought to influence the accumulation of starch in early development in tomato fruit were studied in normal sized tomatoes of the cultivar Moneymaker using antisense technique under the control of the patatin B33 promoter in the case of cp-FBPase, and the CaMV 35S promoter in the case of AGPase and GWD protein. It appears that repression of cp-FBPase and AGPase in tomato fruits does not influence metabolite levels as greatly as it does in leaves, possibly because any alterations are buffered by the ability of the fruit to import sugars. On the other hand, the repression of GWD protein in tomato fruits has a strong effect on metabolite levels.