Zur Aufklärung der Wirkmechanismen von Bacillus subtilis wurden standardisiert hergestellte Kulturfiltrate (KF) zweier phytosanitär effektiver Stämme (FZB C und G) hinsichtlich ihrer pflanzenwachstumsfördernden und die Pathogenese von F. oxysporum beeinflussenden Wirkung untersucht. Die KF wurden zu 3 verschiedenen Zeitpunkten des Fermentationsprozesses (logarithmische Phase, Übergangsphase und stationäre Phase) gewonnen und 8 d alten Tomatensämlingen über die Nährlösung in den Endkonzentrationen 0,1 und 1 % für die Dauer von 10 d zugesetzt. Zur Untersuchung der wuchsstimulierenden Wirkung wurden die Parameter Sproß- und Wurzellänge sowie Sproß- und Wurzeltrockenmasse bestimmt. Hierbei konnte festgestellt werden, daß die KF der logarithmischen Phase und der Übergangsphase beider Stämme bei einer Anwendungskonzentration von 0,1 % zu einer Förderung des Wurzelwachstums führten. Die Behandlung mit 1%igen KF hingegen zeigte abhängig von der jeweiligen Fermentationsphase eine nur geringe Wirksamkeit bis hin zu phytotoxischen Erscheinungen. Zur Prüfung der pathogenesebeinflussenden Wirkung wurden die für 10 d mit den KF vorbehandelten Tomatensämlinge mit einer Mikrokonidiensuspension von F. oxysporum inokuliert. Nach einer 5-, 7-, und 10-tägigen Pathogeneinwirkung wurde der Anteil kollabierter Sämlinge sowie die Erregerausbreitung im Leitgefäßsystem erfaßt. Die Vorbehandlung mit KF der Übergangsphase führte bei 0,1%iger Anwendung nach 7 d zu einer fast 50%igen Reduzierung des Anteils kollabierter Tomatensämlinge sowie einer deutlich verringerten Pathogenausbreitung. Eine direkte antifungale Wirkung der KF der Übergangsphase gegenüber dem Testpathogen konnte bei 0,1%iger Anwendung nicht festgestellt werden. Die mit dem KF der Übergangsphase behandelten Tomatensämlinge zeigten gegenüber der Kontrolle einen erhöhten IAA-Gehalt sowie eine erhöhte ß-1,3-Glucanaseaktivität. Zur genaueren Identifizierung der aktiven Komponenten wurden die KF der Übergangsphase mittels präparativer HPLC fraktioniert (Fraktionen G1-G6) und analog geprüft. Die Fraktionen G3, G5 und G6 führten zu vergleichbaren Wachstumsförderungen wie die komplexen KF der logarithmischen Phase und der Übergangsphase. Die Fraktion G3 bewirkte im Testpathosystem nach 7 d ein um 60 % verringertes Kollabieren der Sämlinge, hatte jedoch keine direkte antifungale Wirkung. Die mit dieser Fraktion behandelten Tomatensämlinge zeigten eine Zunahme des IAA-Gehaltes sowie einen signifikanten Anstieg der ß-1,3-Glucanaseaktivität. Zusätzlich erfolgte die analoge Prüfung diverser Phytohormonstandards. Hierbei zeigte sich, daß die exogene Applikation von IAA, IBA und Kinetin nur eine geringe wuchsstimulierende Wirkung auf die Tomatensämlinge ausübte. Die Pathogenese blieb ebenfalls unbeeinflußt. Nur die Anwendung der IAA-Vorstufe IPyA, die auch im B. subtilis-KF sporadisch detektiert wurde, führte in der Konzentration 10-7 M zu einer signifikanten Reduzierung des Anteils kollabierter Sämlinge. Diese Pflanzen waren durch einen signifikant erhöhten IAA-Gehalt und eine signifikant erhöhte ß-1,3-Glucanaseaktivität gekennzeichnet. Die Ergebnisse werden hinsichtlich möglicher Mechanismen für die pflanzenwachstums- und gesundheitsfördernde Wirkung des Rhizobakteriums B. subtilis diskutiert. / Studies were made to clear up the mode of actions of Bacillus subtilis. Standardized sterile culture filtrates (CFs) were produced from two phytosanitary active isolates of the rhizobacterium (FZB C and G). Samples of the CFs from both strains were isolated from three different phases of the bacterial fermentation process (logarithmic-, transition- and stationary phase) and added to the nutrient solution in which 8 d old tomato seedlings were present, at a dilution of 0,1 and 1 % (final conc. of the solution) for 10 d. After this pretreatment the growth parameters shoot- and root length and shoot- and root dry matter were determined. The results of these experiments have shown that 0,1 % concentrated CFs from the logarithmic- and transition phases of both strains promote the root growth of tomato seedlings after 10 d cultivation. At a higher concentration of 1 % of the CFs, especially the stationary fermentation phase, inhibition of the root growth was observed. To test the phytosanitary effect of the pretreatment of tomato seedlings with the CFs, seedlings were inoculated with a microconidia suspension of F. oxysporum. The number of collapsed seedlings were counted after 5, 7 and 10 d. The invasion of the pathogen in the xylem vessels was also determined. Precultivation of the seedlings with the CFs from the transition phase reduced the number of plants killed by the pathogen to about 50 % and reduced the pathogen invasion. Plants showed an increased level of the phytohormone IAA and an increased activity by ß-1,3-glucanase. Concentration 0,1 % of the CFs from the transition phase had no direct antifungal effects on the pathogen development. CFs from the transition phase were fractionated by high-performance liquid chromatography (fractions G1-G6) and tested in the same pathosystem. The fractions G3, G5 and G6 improved the root growth of the tomato seedlings, as compared with the influence of the logarithmic- and the transition phase. The G3-fraction stimulated not only the root growth but also induced an increased resistance towards the test pathogen by 60 % after 7 d. This fraction had no direct antibiotic effects towards fungal development. Seedlings showed an increased level of the phytohormone IAA and significant increased activity of ß-1,3-glucanase. Classical phytohormones such as IAA, IBA and Kinetin were analogue proved. The exogen application of these substances had no significant effect on the plant growth and pathogenesis. Only the IAA-precursor IPyA, which was detected sporadical in the B. subtilis-CF, reduced significantly the pathogenesis of the tomato seedlings at concentration of 10-7 M. Test plants showed significant increased IAA-level and significant increased activity of ß-1,3-glucanase. The results would be discussed towards the possible mechanisms for plant growth and health promoting effect of rhizobacterium B. subtilis.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/14953 |
| Date | 05 June 1998 |
| Creators | Dolej, Stefan |
| Contributors | Buchenauer, H., Bochow, Helmut |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin, Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | German |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf, application/octet-stream, application/octet-stream |
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