Ahmed Seid, Eshetu: Wirkungen des Rhizobakteriums Bacillus subtilis auf den Befall von Tomatenpflanzen durch Wurzelgallen- (Meloidogyne spp.) und Wurzelläsions-Nematoden (Pratylenchus spp.)

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Kapitel 6. Diskussion der Ergebnisse und Schlußfolgerungen

In der vorliegenden Arbeit wurden die Wirkungen des Rhizobakteriums Bacillus subtilis (FZB 24®) und dessen Stoffwechselprodukte auf das Pflanzenwachstum und den Meloidogyne spp.-Befall untersucht. Vergleichend stand als Untersuchungsfrage die Wirkung der B. subtilis Stämme FZB 24® und S18 auf einen detiorativ pathogenen Schaderreger-Befall durch Pratylenchus penetrans im Gegensatz zu Meloidogyne spp. die Hypertrophien verursachen. Weiterhin wurde die Kombination von B. subtilis mit Arthrobotrys superba gegen Meloidogyne spp. geprüft.

Einfluß von B. subtilis FZB 24® und einer KNO3-Düngung auf das Wachstum und den Meloidogyne arenaria- und Pratylenchus penetrans-Befall

Rhizobakterien wurden bereits häufiger durch Saatgut- bzw. Substratapplikationen zur biologischen Bekämpfung bodenbürtiger Phytopathogene oder zur Wachstumsförderung eingesetzt (Cook & Baker, 1983). Rhizobakterien zeichnen sich durch eine gute Besiedlung der Wurzeln aus. Sie können in ihrer Wirkung positiv, negativ oder neutral sein (Zavaleta-Meija & Gundy, 1982; Racke, 1988). Damit werden sie zu Rhizosphäre- und Rhizoplanebakterien, deren Bezeichnung lediglich auf den Ort der Isolierung von der Wurzel hinweist (Schroth & Hancock, 1982).

Es konnte eindeutig belegt werden, daß der Einsatz von B. subtilis als Substratbehandlung zu Wachstumsförderungen sowohl in gedämpftem als auch in ungedämpftem Substrat führen kann. Die Wirksamkeit nahm mit steigender Konzentration (Bakterientiter 105 bis 109 cfu/ml), insbesondere in gedämpftem Substrat zu. In gedämpftem Substrat (Typ I) konnte z. B. mit dem Bakterien-Titer (105 cfu/ml) das Wurzelwachstum um 26 % gesteigert werden. Bei dieser Konzentration spielt der formulierungsbedingte Zusatz von KNO3 für die Bakterienpräparatherstellung praktisch keine Bedeutung (0,18mg N-Zufuhr). Dagegen wurde eine signifikante Wachstumsverbesserung in ungedämpftem Substrat nur bei dem höchsten Bakterientiter (BS3-KNO3=109 cfu/ml) erreicht. In mikrobiell gepufferten Böden oder Rhizosphären wird sich nach Linderman et al. (1983) nur sehr schwer ein anderer


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Organismus etablieren können, wenn diesem nicht durch eine Bodenentseuchung oder eine direkte Applikation an den Samen ein Vorteil eingeräumt wird. Auch bei Zazzerini & Tosi (1985) war B. subtilis in ungedämpfem Boden weniger wirksam gegen Sclerotinia sclerotiorum bei Sonnenblume als in gedämpftem Boden.

Es wurde eine bessere Wirksamkeit von B. subtilis im Substrat Typ I als im Substrat Typ II festgestellt. Dies hängt offensichtlich mit dem unterschiedlichen Nährstoffangebot der Substrate zusammen. B. subtilis hilft den Pflanzen Stressbedingungen zu überstehen und Schadwirkungen zu kompensieren. Streß-kompensierende Wirkungen erzielten auch Sadlers et al. (1995), wo B. subtilis eine Wachstumsverbesserung und einen Mehrertrag von 16-19% gegenüber der Kontrolle erbrachte. Dieser Erfolg wurde aber nur bei einer suboptimalen Nährstoffversorgung der Tomatenpflanzen erreicht. Im Torfsubstrat wurde dagegen keine derartige Wirksamkeit von B. subtilis festgestellt. Sie begründeten dies mit dem optimalen Nährstoffangebot. Unter einem suboptimalen Temperaturregime (10 °C) beobachteten auch Zimmer et al. (1997) bei Erbse eine prozentual stärkere Wachstumsverbesserung durch B. subtilis als bei 20 °C. Ebenso konnte Gantcheva (1993) eine Förderung des Pflanzenwachstums von Erbse durch B. subtilis in Quarzsand, aber nicht in Erdsubstrat feststellen. Auch unter Wasserstreß konnte B. subtilis beispielsweise die Wüchsigkeit von Erdnußpflanzen verdoppeln und die Hülsenanzahl um 16% steigern (Turner & Backman, 1991).

Durch verschiedene Untersuchungen wurde belegt, daß nur eine höhere Keimdichteapplikation von B. subtilis die Besiedlung der Wurzeln in nicht gedämpften Boden garantiert. Durch eine Substratdämpfung werden Nährstoffe frei, d.h. es erfolgt ein Nährstoffaufschluß. Außerdem wird das Substrat frei von Mikroorganismen. B. subtilis bekommt dadurch keine Konkurrenz, um den Boden zu besiedeln. Er besitzt als ökologischer R-Stratege (Dauersporenbildung) im allgemeinen eine geringe Konkurrenzfähigkeit (Katz & Demain, 1977; Bochow, 1989). B. subtilis A-13 konnte z. B. den Befall von M. arenaria, M. incognita und Rotylenchus reniformis an verschiedenen Kulturpflanzen (Zuckerrüben, Baumwolle und Erdnüsse) sehr beachtlich in gedämpften, aber nicht in ungedämpften Böden reduzieren (Sikora, 1988). Man machte für seine Unwirksamkeit in ungedämpftem Boden folgendes verantwortlich: Entweder war B. subtilis nicht in der Lage, in solchen Böden die Wurzeln in ausreichender Konzentration zu besiedeln oder sein Einfluß auf die Wurzelexsudat-


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Komponenten wurde durch andere Rhizosphäremikroorganismen neutralisiert (Sikora, 1988).

Die Art und Weise, wie B. subtilis das Pflanzenwachstum positiv beeinflussen kann, ist relativ kompliziert und umfaßt unterschiedliche Mechanismen. Die Aktivität des Bakteriums steht mit seiner Fähigkeit zum Kolonisieren, Überleben und zur Produktion biologisch aktiver Substanzen während des Wachstums der Pflanzenwurzel in enger Verbindung (Alström, 1987). Entscheidend ist zunächst eine Rhizosphären- und Rhizoplanenbesiedlung des eingebrachten Bakteriums (B. subtilis) in ausreichender Populationsdichte als Voraussetzung für die erfolgreiche Wachstumsförderung und/oder Bekämpfung bodenbürtiger Phytopathogene (Schroth & Hendson, 1995).

B. subtilis kann eine Erhöhung der Verfügbarkeit von Nährstoffen für die Pflanze bewirken. Turner & Backman (1991) stellten z. B. höhere N, K und B-Werte aus Blättern bakterisierter Pflanzen fest, als bei unbehandelten. Zum anderen bildet B. subtilis biologisch aktive Substanzen, die Phytohormon-Aktivität zeigen (Alemayehu, 1997). Bei dem untersuchten B. subtilis-Stamm FZB 24® konnte im Kulturfiltrat der Übergangsphase der IAA-Präkursor IPyA nachgewiesen werden. Dieser führte nach exogener Applikation bei Tomatensämlingen zu Erhöhung des IAA-Spiegels verbunden mit Wachstums-verbesserungen und Toleranzerhöhungen (Dolej, 1998). Hinzu kommt die Überlegung, daß B. subtilis Reaktionen in der Pflanze hervorruft, die zur Mobilisierung eigener Abwehrkräfte dienen könnten [Induzierte Resistenz] (Dolej, 1998).

Siddiqui & Mahmood (1993) wiesen eine Befallsreduktion von M. incognita und Macrophomina phaseolina an Kicherbsen (Cicer aritinium) durch B. subtilis nach. Die Biomasseproduktion wurde gefördert. Sie begründeten dies mit der Unterdrückung nicht parasitischer Wurzelpathogene oder der Produktion von biologisch aktiven Substanzen oder der Verbesserung der Verfügbarkeit von Nährstoffen (Broadbent et al., 1977). Dolej & Bochow (1996) vertreten die Meinung, daß B. subtilis durch seine aktiven Substanz/en den Phytohormonhaushalt (-Bilanz) der Pflanzen so beeinflußt (verändert), daß die Pflanze einen Schub zum Wachstum und zur Förderung der Gesundheit erhält. Nach heutigem Erkenntnisstand bildet das hier verwendete Isolat von B. subtilis (FZB 24®) keine klassischen Phytohormone (Fischer, 1997).


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Voraussetzungen für eine biologisch aktive Population des Bakteriums sind optimale Wachstumsbedingungen, insbesondere Nährstoffangebot, Temperatur, Feuchtigkeit und nicht zuletzt der pH-Wert. Eine positive Korrelation zwischen der Populationsdichte von B. subtilis und der Unterdrückung der durch Alternaria radicina verursachten Möhrenschwarzfäulekrankheit wurde festgestellt (Jamal, 1993). Weiterhin fanden Raaijmakers et al. (1995) enge, positive Beziehungen zwischen Pseudomonas fluorescens- und Pseudomonas putida-Populationsdichten in der Rhizosphäre verbunden mit einer Reduzierung der Welkekrankheit verursacht durch Fusarium oxysporum f.sp. raphani an Rettich, heraus. Doch nicht in allen Fällen korrelieren Bakterienpopulationsdichte und phytosanitäre Wirkung des Bakteriums (Zimmer et al.,1998).

Nach den eigenen Untersuchungen förderte die B. subtilis-Applikation nicht nur das Pflanzenwachstum, sondern auch den Meloidogyne-Befall an Tomate. Weiterhin wurde auch die Vermehrung der Wurzlgallennematoden signifikant erhöht (Bochow & Ahmed, 1996). Dies geschah sowohl in gedämpftem als auch in ungedämpftem Substrat.

Trotz des erhöhten Meloidogyne-Befalls und verstärkter Nematodenvermehrung durch B. subtilis- und auch der KNO3-Behandlungen konnte jedoch keine Verminderung der Leistungsfähigkeit der Pflanzen, sondern im Gegenteil eine höhere Biomassebildung festgestellt werden. Eine mögliche Erklärung hierfür kann in einem Kompensationseffekt (verbesserte Resistenz/Toleranz) hervorgerufen durch die Düngung mit KNO3 und die B. subtilis-Behandlung gesehen werden. So könnte über die Wachstumsförderung der Pflanzen eine Toleranzerhöhung durch die Bakterisierung und KF-Behandlung (”antibiotikafrei“) hervorgerufen worden sein.

Die Wirkung eines Nutzorganismus kann sich entweder direkt über das Pathogen oder/und indirekt über die Pflanze vollziehen. In den eigenen Untersuchungen ist die Wirkung von B. subtilis auf den Meloidogyne-Befall offenbar ausschließlich über die Pflanze erfolgt. Eine Befallsförderung auch bei anderen hypertrophen pathogenen Organismen wie Plasmodiophora brassicae durch eine B. subtilis-Behandlung (Isolat T99) stellten ebenfalls Bhattacharya et al. (1994) an Chinakohl fest. Es wurde eine Befallsförderung um 80% (Anzahl der Wurzelhaarinfektionen an 1 cm Hauptwurzel gemessen) registriert. Die Autoren begründeten dies mit der oben bereits diskutierten hormonähnlichen Wirkung, die von B.


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subtilis auf die Pflanzen ausgeht. Sie nehmen dabei an, daß auch mehr Sporen bei den besser wachsenden Pflanzen zur Keimung kamen als bei unbehandelten.

Es scheint damit generell, zumindest bei den verwendeten B. subtilis Isolaten, gegenüber solchen Pathogenen, die mit Hypertrophie-Pathogenese reagieren, eine Verbesserung des Pflanzenwachstums mit der Befallssteigerung gekoppelt zu sein. Für eine endgültige Verallgemeinerung dieses Sachverhaltes sollten weitere Untersuchungen gegenüber Krankheitserregern mit ähnlicher Pathogenese durchgeführt werden.

Die B. subtilis KF-Applikation in gemischtem Erdsubstrat (gärtnerisches Substrat und Quarzsand) beeinflußte das Wachstum und den M. arenaria-Befall nicht. Es erscheint nicht verwunderlich, daß hier keine Wirkung festgestellt wurde. Die bakterienbürtigen Metaboliten sind meist instabil, und augenscheinlich lagen die aktiven Substanzen nicht in ausreichender Konzentration vor. Es könnte aber auch sein, daß aktive Substanzen an Bodenteilchen gebunden (Bochow, 1998) wurden. Auch besteht die Möglichkeit, daß die Wirkung aktiver Substanzen von B. subtilis durch Antibiotika überlagert wurde. Für die Bindung der aktiven Substanzen an Bodenteilchen und/oder Überlagerung ihrer Aktivität mit Antibiotika sprechen die Ergebnisse mit antibiotikafreien KF, wo eine zwar nicht signifikante, jedoch tendenziell höhere Biomassebildung durch die KF (antibiotikafreie) aus der üb.- und st.-Fermentationsphase von B. subtilis beobachtet wurde (Ahmed & Bochow, 1997). Dabei wurde die Meloidogyne-Vermehrung auch signifikant durch B. subtilis KF aus der üb. und -st. Phase gefördert. Dieser Versuch wurde in Quarzsand durchgeführt. Die Ergebnisse decken sich mit Befunden von Dolej (1998), bei denen so behandelte Pflanzen ebenfalls ein besseres Wachstum zeigten als unbehandelte. Alemayehu (1997) beobachtete ferner eine höhere Cytokininaktivität von B. subtilis in den KF der üb. und st.-Phase gegenüber dem KF der log.-Phase. Mit dem Wachstumsverlauf der Bakterienkultur scheint diese Aktivität also in engem Zusammenhang zu stehen. Ebenfalls stellten Tien et al. (1979) und Omay et al. (1993) höhere Phytohormonaktivitäten der KF von PGPR mit steigender Kulturdauer fest.

Die untersuchte pflanzenaktive G3-Fraktion aus B. subtilis-KF beeinflußte in dem vorliegenden Versuch weder das Pflanzenwachstum noch den M. arenaia-Befall. Dies ist wahrscheinlich mit der sehr geringen Anwendungskonzentration bzw. Instabilität dieser Fraktion (Proteine) zu begründen.


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Bion® als kommerzieller Pflanzenaktivator zeigte ebenfalls bei 10-5 M keine Wirkung auf Wachstum und M. arenaria-Befall. Eine höhere Konzentration (10-4 M) war dagegen phytotoxisch. Aus gleichem Grund wurden bei diesen Varianten auch weniger Eier/Larven von M. arenaria registriert.

Die Förderung der Gallenbildung durch die Pflanzenwurzel-Bakterisierung mit B. subtilis und der KNO3-Düngung könnte mit der Wachstumsverbesserung, insbesondere der Wurzelmasse, begründet werden. Eine größere Wurzelmasse bietet den Nematoden bessere Wachstums- und Entwicklungsmöglichkeiten. So stellte Hallmann (1994) eine enge, positive Korrelation zwischen der Anzahl eingedrungener M. incognita-Larven und dem Wurzelfrischgewicht fest. Außerdem trägt die stärkere Anlockung der Meloidogyne-Larven bei den bakterisierten Sämlingen zur verstärkten Gallenbildung bei (Ahmed et al., 1996). Hashmi & Krusberg (1995) stellten bei gedüngten Maispflanzen im Vergleich zu ungedüngten unter Klimakammerbedingungen bei zystenbildenden Nematoden eine Verdopplung der gebildeten Zysten fest, verbunden mit einer 2-3 fachen Steigerung der Zahl der geschlüpften Larven. Ross (1959) berichtete in diesem Zusammenhang auch über eine Verhinderung der Schäden durch Nematoden mittels einer NH4NO3-Düngung, obwohl die Endpopulation letztlich gestiegen war.

Belair & Tremblay (1995) berichteten über die Unwirksamkeit einer Chitin-Urea-Applikation in Konzentrationen von 0,2 und 0,4% (v/v) gegen M. hapla an Tomate. Es wurde als Grund eine signifikante Erhöhung der Biomassebildung gekoppelt mit einer verstärkten Population bei den behandelten Pflanzen nachgewiesen.

Die meisten Untersuchungen von VA-Mykorrhiza-Applikationen gegen Meloidogyne ergaben dagegen eine Befallsreduktion. Jedoch liegen auch hier negative Meldungen vor. Atilano et al. (1981) stellten eine Zunahme der M. arenaria-Population an VAM-behandelten Pflanzen fest. Eine VAM-Behandlung in Verbindung mit einer P-Düngung von 0 und 25 µg P führte nach Carling et al. (1996) hier zur Steigerung der Toleranz von Erdnüssen gegen M. arenaria, erst als die P-Dünung weiter stieg (75 und 125 µg/g Boden), nahm die Gallenbildung und die Eierproduktion von M. arenaria zu.


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Zavaleta-Mejia & Gundy (1982) testeten 244 Rhizobakterien-Isolate gegen Wurzelgallennematoden an Tomate und Gurke. Die Wirkungen der Isolate auf die Pflanzen und den Nematodenbefall ließen sich dabei in vier Reaktionen gliedern:

Becker et al. (1988) prüften 354 willkürlich selektierte Rhizobakterien-Arten gegen M. incognita. Die Autoren konnten ebenfalls ein breites Wirkungsspektrum (positiv wie auch negativ) sowohl auf das Pflanzenwachstum als auch auf die Gallenbildung (Nematodenentwicklung) beobachten. Sie stellten nur bei 1% von mehr als 5000 Rhizobakterien-Isolaten nachweisbare Substanzen fest, die die Vitalität von M. incognita Larven in vitro beeinflußten. Von diesen 1% waren 20% in der Lage die Gallenbildung an Tomate und Gurke in vivo zu reduzieren. Becker et al. (1988) geben dabei an, daß diese Isolate an Tomate und andere an Gurke eine Reduktion der Gallenbildung bei Gewächshausexperimenten bewirkten. Die zwei wirksamsten Isolate wurden als Pseudomonas fluorescens (Job 209) und Bacillus sp. (Job 23) identifiziert. Weiterhin erwähnen sie auch, die Existenz von Isolaten, die eine Pflanzenwachstumsverbesserung und gleichzeitig eine verstärkte Gallenbildung verursachten. Racke (1988) stellte bei 14% der untersuchten Rhizobakterien-Isolate gegenüber Globodera pallida befallsförderende Wirkungen fest. Hingegen bewirkten 9% aus 179 getesteten Rhizobakterien-Isolaten eine hemmende Wirkung gegenüber einem G. pallida-Befall der Kartoffel. Bei Rüben gegenüber Heterodera spp. betrug die Selektionsquote befallsmindernder Isolate 5,2% (Oostendrop, 1986b).


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Nach Kerry (1993) rufen Antagonisten, welche die Larven (L2) von Meloidogyne spp. infizieren können, eine Reduzierung des Ertragsverlustes, aber mit geringem Einfluß auf die Kontrolle ihrer Population hervor. Antagonisten, die hingegen die Weibchen befallen, besitzen eine größere Bedeutung für die Reduzierung der Nematodenpopulation.

Sikora (1988) führte sehr umfangreiche Rhizobakterienisolationen durch und testete sie gegen verschiedene phytopathogene Nematoden wie H. schachtii, G. pallida, M. incognita und M. arenaria. Er stellte dabei fest, daß das Eindringen von Nematoden bei H. schachtii-Larven an Zuckerrüben und bei G. pallida-Larven an Kartoffeln durch 5,2% bzw. 14% der geprüften Isolate gefördert wurde. Dabei wurde auch gleichzeitig das Pflanzenwachstum der beiden Kulturen jeweils um 5,2% bzw. 25% verbessert.

Stickstoff ist ein wichtiger Wachstumsfaktor bei vielen Kulturpflanzen. Somit bewirkt eine zusätzliche Applikation von Nährstoffen (Düngung) bei Pflanzen, die unter Nährstoffmangel leiden eine Verbesserung des Pflanzenwachstums. Düngung kann somit auch die Toleranz der Pflanze gegenüber Krankheitserregern durch Kompensation ihrer Schadwirkung (Nährstoffentzug) des Nährstoffverlustes erhöhen (Huber, 1980). Dies geschah offensichtlich auch in vorliegenden Versuchen durch die KNO3-Gabe. Ein besseres Wurzelwachstum auch durch Düngung stellt für Meloidogyne günstigere Entwicklungsmöglichkeiten dar. Somit waren Pflanzen mit stärkerer N-Düngung besonders krankheitsgefährdet. Höhere Düngungsintensitäten können weiterhin aber auch als zusätzlicher Streßfaktor wirken, der zu höheren befallsbedingten Schäden führt (Oerke et al., 1989). Workneh & Bruggen (1994) fanden z. B. heraus, daß eine Ammoniumnitrat-Düngung auf organisch bewirtschafteten Flächen zu stärkeren Erkrankungen führte, als auf konventionell bewirtschafteten Flächen.

Collins & Rodriguez-Kabana (1970) konnten eine höhere Meloidogyne-Nematodenpopulation auf Flächen feststellen, die gut mit N-, P-, und K-Dünger versorgt waren. Es wurden jedoch auch höhere Erträge erzielt. Dagegen wurde die höchste Zahl von detiorativen pathogenen Wurzelläsionsnematoden (Pratylenchus) auf mit Kalk behandelten Flächen, die nicht mit N-, P- und K-Dünger versorgt wurden, beobachtet.

Es ist durchaus möglich, daß man entstandene Schäden von Meloidogyne spp. an Kulturpflanzen durch eine Düngung (in dem Fall K+1 und NO3-1) kompensieren kann, in


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Anbetracht der gleichzeitigen Vermehrung des Schaderregers dürfte dies aber ökonomisch und ökologisch nicht sinnvoll sein.

Eigene Untersuchungen zum Einfluß der B. subtilis-Isolate FZB 24® und S18 gegen den Wurzelläsionsnematoden Pratylenchus als detiorativen Schaderreger zeigten hinsichtlich der Nematodenpopulation zwar keinen signifikanten Unterschied zur unbehandelten Kontrolle, jedoch wurde ein leichter Rückgang der Population um etwa 9% pro Wurzelsystem und 15-20% pro g Wurzel ermittelt. Im Unterschied zu Meloidogyne wurde eindeutig kein Populationzuwachs gegenüber der Kontrolle festgestellt. Auch durch die KNO3-Düngung wurde ebenfalls eine stärkere (etwa um 50- 53%) Nematoden-Reduktion pro g Wurzel registriert. Es wurde durch die B. subtilis-Behandlung der Testpflanzen wahrscheinlich eine Erhöhung ihrer Widerstandsfähigkeit gegen P. penetrans erreicht. Es ist zu folgern, wie bereits erwähnt, daß die prinzipiell unterschiedlichen Schaderreger Ursache für den variablen Behandlungseffekt sind. Es erscheint interessant, weitere Untersuchungen über den Einfluß biochemischer Vorgänge in den befallenen Pflanzen anzustellen.

Systemische Wirkung von B. subtilis FZB 24® auf den M. incognita-Befall

Um die systemische Wirksamkeit des Rhizobakteriums B. subtilis zu prüfen, wurde ein Versuch mit dem ”Split-root-Testsystem“ nach Gannon et al. (1991) durchgeführt. Mit dieser Methode ist eine räumliche Trennung von Nutzorganismus und Pathogen möglich, d.h. der unbehandelte Teil kann von den Bakterien nicht aktiv besiedelt werden (Gannon et al., 1991; Bowers & Parke, 1993).

Im eigenen ”Split-root-Testsystem“, wo die unbehandelte Wurzelseite (Hälfte) mit M. incognita inokuliert war, wurden tendenziell deutlich mehr Larven in bakterisierten bzw. KNO3-gedüngten Pflanzen ausgezählt. Weiterhin wurde die Vermehrung der Nematoden sowohl durch die Bakterisierung als auch durch die KNO3-Düngung im Vergleich zur Kontrolle gefördert. Es wurde damit deutlich, daß durch die Behandlung einer Wurzelhälfte eine Reaktion in der gesamten Pflanze ausgelöst wird. Zur Entfaltung der Wirksamkeit von B.


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subtilis erscheint ein räumliches Zusammensein von M. incognita und des Rhizobakteriums B. subtilis nicht unbedingt erforderlich zu sein. Es wurde vielmehr eine systemisch induzierte Steigerung der Nematodenvermehrung ausgelöst.

In einem solchen Testsystem wurde auch eine zweiseitige Nematodeninokulation durchgeführt. Im Vergleich zur unbehandelten, ungedüngten Kontrolle wurden auch hier mehr eingedrungene Larven und eine höhere Zahl der Eier/Larven pro geteiltes Wurzelsystem festgestellt.

Es gibt mehrere Hinweise dafür, daß durch eine lokale Behandlung bzw. Applikation von Induktoren (Elicitoren) bestimmte Phänomene systemisch ausgelöst werden können, d.h. die die gesamte Pflanze erfassen, beispielsweise bei Prozessen der Resistenz, Toleranz und Empfindlichkeit (Hypersensibilität).

Im ”Split-root-Testsystem“ konnten El-Sherif & Elwakil (1991) durch Inokulation einer Wurzelhälfte mit Agrobacterium tumefaciens eine verstärkte Gallenbildung auf der anderen, mit M. incognita inokulierten, aber bakterienfreien Wurzelhälfte der Tomate feststellen. Durch das Bakterium wurden Entwicklung und Nematodenvermehrung gefördert. Hingegen wurde durch Fusarium oxysporum als Inokulum die Anzahl der Gallen deutlich reduziert. Die Autoren begründeten diese Befunde mit einer systemischen Beeinflussung der Pflanze durch die Pathogene ohne dies näher zu erklären.

Ogallo & McClure (1996) schrieben über eine durch avirulente M. incognita-Vorinokulation systemisch induzierte Resistenz gegen virulente M. hapla im ”Split-root-Testsystem“ bei Tomate. Sie äußerte sich in einer Verminderung der Vermehrung von M. hapla. Dagegen löste eine Präinokulation der Pflanze mit einer virulenten M. hapla-Population vor der avirulenten M. incognita-Inokulation eine systemische Empfindlichkeit der Pflanze aus. Die Vermehrung von M. incognita wurde dadurch vervierfacht. Die Autoren (1995) erzielten ebenfalls bei Tomate durch Präinokulation mit apathogenen Nematoden wie M. incognita oder M. javanica gegen M. hapla (Pathogen) eine induzierte Resistenz. Hasky-Günther (1996) berichtete über eine systemisch induzierte Resistenz gegen G. pallida durch die Behandlung der nicht inokulierten Wurzelhälfte mit Bacillus sphaericus und Agrobacterium radiobacter. So wurde dadurch eine Befallsminderung von jeweils ca. 58% und 55% erzielt.


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Im ”Split-root-Testsystem“ führten Strobel et al. (1982) Untersuchungen mit VA-Mykorrhiza und Meloidogyne incognita durch. VAM konnte keine systemische Wirkung auf den Meloidogyne-Befall ausüben. Hier ist offensichtlich ein räumliches Zusammensein notwendig. Eine synergistische Wirkung wurde zwischen Verticillium dahliae und Pratylenchus minyus bzw. P. penetrans beobachtet (Rowe et al., 1985), obwohl die Erreger an zwei getrennten Wurzelteilen - ”Split-root-Testsystem“ - inokuliert waren (Faulkner et al., 1970)

Nach Inokulation mit einem avirulenten Nematoden Heterodera schachtii erzielten Decker & Dowe (1989) eine induzierte Toleranz gegen Globodera rostochiensis an Kartoffel. Eine Resistenz wurde auch durch eine Präinokulation mit einem apathogenen Stamm des Kiefernwelkenematoden Bursaphelenchus xylophilus induziert (Kiyohara, 1986).

Liu et al. (1993) erreichten durch eine räumlich getrennte Behandlung einer Wurzelhälfte mit Rhizobakterien eine Reduzierung der Symptomausprägung von Fusarium. Weiterhin konnten Liu et al. (1995b) durch Applikation von PGPR (Pseudomonas putida 89B-27 und Serratia marcescens 90-166) an einer Wurzelhälfte eine induzierte systemische Resistenz gegen F. oxysporum f.sp. cucumerinum bei Gurke erzielen. Sie äußerte sich durch eine Verzögerung der Symptomentwicklung und eine Reduzierung der kollabierten Pflanzen im Vergleich zur Kontrolle. Ähnliche Untersuchungen führten Peer et al. (1991) mit einem Stamm aus der Gattung Pseudomonas gegen die Fusarium-Welke durch und konnten damit eine Resistenz induzieren. Mit gleicher Versuchsanstellung induzierten Zhang et al. (1996) durch eine Kompostbehandlung einer Wurzelhälfte eine Resistenz auf der unbehandelten Seite gegen Pythium ultimum und Pythium aphanidermatum. Weiterhin konnte dadurch auch eine Resistenz gegen Colletotrichum orbiculare auf dem 2. Blatt festgestellt werden.

Raupach et al. (1996) konnten ebenfalls eine systemisch induzierte Resistenz durch die Behandlungen von Gurke (Cucumis sativus) mit Pseudomonas fluorescens (89B-27) und Serratia marcescens (90-166) gegen CMV auslösen.


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Wanderung und Pflanzen-Invasion der M. incognita und M arenaria-Larven (L2) bei B. subtilis behandelten Pflanzen

Nematoden nehmen Reize wie Änderung der Temperatur, des elektrischen Potentials, des CO2-Gradienten usw. aus ihrer Umgebung mit Hilfe ihrer Sinnesorgane wahr. Peacock (1961) fand die Bedeutung von Anlocksubstanzen für die Wirtsfindung und das Eindringen der Wurzelgallennematoden heraus. Aus der Literatur geht hervor, daß Wurzeln von Wirtspflanzen anziehend auf Nematodenlarven wirken (Peacock; 1959; Bird, 1960; Wallace, 1958, 1960; Viglierchio, 1961; Dropkin & Boone, 1966). Unter simulierten Feldbedingungen wanderten Meloidogyne spp.-Larven 50 cm horizontal und vertikal in 9 Tagen zu empfindlichen Tomatenpflanzen (Port & Netscher, 1978). Die genauen Substanzen für die Anziehung der Nematoden scheinen jedoch nur zum Teil bekannt. Eine Anlockung der Nematoden geschieht allgemein durch die Wurzelausscheidungen der Wirtspflanzen (Bird, 1960; Castro et al. 1989; Clemens et al., 1994) und CO2 (unspezifischer Reiz) (Klingler, 1961, 1963; Dusenbery & Pline, 1986).

In den eigenen Versuchen wurde ein Attraktionstest als Sandblocktest nach Kerstan & Röpke (1977) mit M. incognita- und M. arenaria-Larven (L2) durchgeführt. Eine stärkere Anziehung der M. incognita und M. arenaria-Larven wurde durch die bakterisierten (mehr) bzw. B. subtilis KF-behandelten (aus der üb.- und st.-Phase) Pflanzen festgestellt.

Die Behandlung der Tomatensämlinge mit B. subtilis und dessen KF führte zu einem enormen Anstieg der Zahl der angelockten Larven zu den behandelten Pflanzen im Vergleich zu unbehandelten. Offensichtlich wurde das Anziehungsvermögen der Wurzelexsudate durch die Behandlungen positiv beeinflußt. Es ist aber auch denkbar, daß die Zusammensetzung der Wurzelexsudate durch die Behandlungen sowohl qualitativ als auch quantitativ verändert wurde. Eine Rolle könnte schließlich auch die CO2-Abgabe durch die aktiven Bakterien sowie durch die Wurzel gespielt haben.

Nematoden werden aber nicht nur durch Ausscheidungen (Wurzelexsudate) der Wirtspflanzen, sondern auch durch räuberische Pilze angezogen (Townshend, 1964; Balan & Gerber, 1972; Monoson & Ranieri, 1972; Balan et al. 1974, 1976, Field & Webster, 1977; Jansson, 1982). Jansson & Nordbring-Hertz (1979) testeten die Anlockwirkung


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von 14 nematodenzerstörenden Pilzen und fanden 10 Arten als anziehend heraus. Bei A. oligospora war die Anlockwirkung für Nematoden doppelt so stark wie bei anderen Bodenpilzen (Jansson, 1982). Es bestand eine enge Korrelation zwischen dem Anziehungsvermögen und der räuberischen Aktivität nematophager Pilze, d.h. die Befähigung zur Attraktion von Nematoden wächst mit der Abhängigkeit von Nematoden als Nahrungsquelle (Jansson & Nordbring-Hertz, 1979). Wahrscheinlich ist eine spezifische Gruppe von Wirkstoffen bzw. Ausscheidungen räuberischer Pilze für die Attraktion von Nematoden verantwortlich. Bekannt ist, daß z. B. Lektine eine wichtige Rolle bei der Erkennungsreaktion und dem Parasitierungsgeschehen spielen (Dowe, 1987).

In Wurzlexsudaten befinden sich sehr verschiedene Stoffgruppen, wie Aminosäuren und Kohlenhydrate. Hinzu kommen organische, aliphatische und aromatische Säuren, Indolderivate, Wachstumshormone, Proteine, Peptide, Polysaccharide, Alkohole, Ketone, flüchtige organische Säuren und Olefine (Vancura, 1964; Vancura & Hanzlikova, 1972; Vancura & Stotsky, 1971; 1976; Smith, 1976; Vancura et al., 1977).

Wurzelexsudate können die verschiedenen Stadien im Lebenzyklus von Phytonematoden durch Stimulierung bzw. Inhibierung des Larvenschlupfes, Aktivierung der Larven zur Häutung und Anziehung (Orientierung) der Nematoden zur Pflanzenwurzel beeinflussen (Wallace, 1958; Perry & Clarke, 1981; Magnusson, 1986). Nach Bird (1960, 1962) spielen Wurzelexsudate eine dominierende Rolle bei der Orientierung der Nematoden. Thorpe et al. (1947) und Klingler (1968) wiesen nach, daß einige der von der Wurzel ausgeschiedenen Aminosäuren wie Glutamin- (Bird, 1959) und Asparaginsäuren (sehr geringe Konzentration) auch bei Drahtwürmern eine Orientierungsreaktion auslösen. Allerdings wirkte Glutaminsäure in höheren Aufwandmengen (z.B. 6000 ppm) abstoßend (Klingler, 1968). Die genannten Aminosäuren sind nicht als spezifisch für bestimmte Pflanzen anzusehen.

Die Bewegungen der Nematoden im Boden gliederte Kühn (1959) in 2 Formen; nämlich in eine willkürliche und eine zielgerichtete Fortbewegung. Die gezielte Fortbewegung der Nematoden wird durch die genannten chemischen Reize (Moltmann, 1988) und CO2 gesteuert (Kühn, 1959; Bird, 1960; Croll, 1970; Dusenberry, 1987; Pline & Dusenberry, 1987).


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B. subtilis besiedelt die Wurzeloberfläche aktiv. Die Wurzelexsudate dienen dabei als Nährstoffquelle für das Bakterium. B. subtilis selbst scheidet aber auch bestimmte Metabolite wie Antibiotika, Siderophoren, Enzyme usw. aus. Diese Stoffe könnten ebenfalls zur Anziehung der Larven beigetragen haben und/oder das Bakterium könnte bestimmte Stoffe aus den Wurzelexsudaten abgebaut haben.

Ein spezieller Faktor aus Wurzelausscheidungen für die Nematodenanziehung ist nach Lung (1994) das Vorhandensein von Phytosiderophoren. Im Bio-Test mit isolierten Phytosiderophoren zeigten diese Substanzen eine sehr hohe Attraktionswirkung auf die Infektionsstadien von Heterodera avenae. Allerdings war die Wirkung konzentrationsabhängig. Höhere Konzentrationen > 0,0016µg/ml bzw. 0,047 nmol/ml) wirkten sich eher repellent aus (Lung, 1994). Die von B. subtilis beispielsweise gebildeten Siderophoren könnten auch eine Rolle für die Anlockung der M. arenaria-Larven gespielt haben.

Nordmeyer & Sikora (1983) schrieben über eine höhere Zahl eingedrungener Heterodera daverti-Larven in die Wurzeln von Trifolium subterraneum, die dem Kulturfiltrat von Fusarium avenaceum kurz ausgesetzt waren (7,5 Minuten). Die Autoren machten eine Erleichterung des Eindringens der Nematoden durch die Behandlung dafür verantwortlich.

Bemerkenswert bei den eigenen Untersuchungen war beim Anlocktest die Konzentrationsabhängigkeit von B. subtilis (Bakterientiter) auf die Attraktion der Meliodogyne-Larven. Höhere Bakterientiter lockte mehr Nematoden als niedrigere. Bei höheren Bakterientitern (109 cfu/ml) scheinen mehr Bakterien an der Wurzeloberfläche angehaftet, als bei 107 cfu/ml. Ein größere Bakterienpopulation könnte auch zu einer stärkeren Verstoffwechselung an der Wurzeloberfläche und Abgabe von CO2 geführt haben.

Die Bedeutung der Vitalität der Sämlinge für die Nematodenattraktion wurde besonders deutlich bei der BS3-KNO3- (109 cfu/ml) und KNO3-Behandlung, wobei die alleinige KNO3-Behandlung eine phytotoxische Wirkung ausübte und damit die Anziehung der Sämlinge auf die Meloidogyne-Larven stark herabsetzte. Weniger vitale Pflanzen geben geringe Mengen


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CO2 ab und scheiden auch weniger Wurzelexsudate (andere Quantität und Qualität) aus. Das Anziehungsvermögen der Pflanzen wurde dadurch verringert.

Es läßt sich ein positiver Zusammenhang zwischen der Anzahl der zu den Pflanzen gewanderten Larven und der eingedrungenen feststellen.

Dieses Phänomen (Attraktion von B. subtilis behandelten Pflanzen) könnte eine große Bedeutung in der biologischen Bekämpfung von Nematoden haben, wenn dies in Verbindung mit anderen Maßnahmen angewendet wird. Hierfür sind allerdings noch weitere umfangreichere Untersuchungen unter Feldbedingungen bzw. mit anderen Nematoden notwendig.

Im Anlocktest beobachtete Clemens et al. (1994) bei Heterodera schachtii-Larven ein gezieltes Such- und Eindringungsverhalten als Reaktion auf unspezifische Reizgradienten, wie CO2 und elektrische Potentiale. Durch die Applikation der Rhizobakterien Agrobacterium radiobacter und Bacillus sphaericus wanderten die G. pallida-Larven stärker zu den behandelten Pflanzen im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle (Racke & Sikora; 1992; Hasky-Günther, 1996). Obwohl sich viele Larven in der Wurzelnähe der bakterisierten Pflanzen aufhielten, konnte keine Korrelation zwischen dem Eindringungs- und Wanderverhalten festgestellt werden (Hasky-Günther, 1996). Die Autorin begründete dies so, daß die Bakterienbehandlungen das Eindringen der G. pallida-Larven verhinderten. Die behandelten Pflanzen boten den Larven keine entsprechenden Reize für das Eindringen.

Oostendrop & Sikora (1990) führten ähnliche Versuche mit verschiedenen Rhizobakterien durch und untersuchten ihren Einfluß auf das H. schachtii-Larvenverhalten an Zuckerrüben. Das Eindringen der Larven in die Wurzel wurde bei Bakterisierung verringert. Sie erklären dies mit der Blockierung des Erkennungsprozesses für die Nematoden durch die Bakterien. Hinweise über die Bedeutung der Kohlenhydrat-Lektin-Wechselwirkungen für die Spezifität biologischer Erkennungsphänomene liegen vor (Daly, 1984; Zuckermann & Jansson, 1984).

Clemens et al. (1994) verglichen die Aktivität der mit Nichtwirts- und Wirtspflanzenexsudaten behandelten H. schachtii-Larven. Die Behandlung der Larven mit


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Exsudaten der Wirtspflanzen stimulierte ihre Aktivität. Dagegen zeigten die mit Nichtwirtspflanzenexsudaten behandelten Larven geringere Mundstachelbewegungen. Die Autoren vermuten, daß das Eindringungsverhalten an der Wurzeloberfläche von speziellen, sogenannten Semochemikalien gesteuert wird und diese bei Nichtwirtspflanzen fehlen.

Einige Publikationen lassen die Vermutung zu, daß es sich bei den attraktiv wirkenden Faktoren nicht um spezifische handelt. So konnten z. B. Gadd & Loos (1941) eine Anziehung von Nematoden auch zu Nichtwirtspflanzen feststellen. Dickinson (1959) kommt bei H. schachtii zur Auffassung, daß sich die Spezifität für besondere Wirtspflanzen erst zeigt, wenn die Wurzel erreicht und der Stachel eingestoßen ist. Allerdings sprechen die Ergebnisse von Shepherd (1959) dagegen, wo die Larven verschiedener Heterodera-Arten in alle Wurzeln gedrungen waren, mit denen sie in Kontakt kamen, auch wenn sich diese nicht für Nahrung eigneten.

Die Mechanismen der Resistenz von Tomatensorten (Mi-Gene) gegen M. javanica, M. incognita und M. arenaria basieren auf dem Auftreten einer Hypersensitivitätsreaktion (Dropkin, 1969) und einer geringeren Attraktivität der Sorten für Nematoden (Peacock, 1959; Bremberg & Lung, 1989). Für eine geringere Attraktivität der resistenten Pflanzen bei Tomaten und Erdnüssen sprechen nicht die Untersuchungen von Port (1976), in denen der Autor sowohl für resistente als auch empfindliche Sorten eine vergleichbare Anziehung der Meloidogyne spp.-Larven feststellte. Andererseits zeigten Wurzelexsudate von Meloidogyne-resistenten Tabak- und Tomatensorten höhere nematizide Eigenschaften. Es konnten weniger Larven schlüpfen im Vergleich zu empfindlichen Sorten (Schukla et al., 1988). Die nematiziden Eigenschaften der Wurzelexsudate korrelierten mit dem Gehalt an freien Aminosäuren (cystine).

Perry (1994) schrieb über die Möglichkeit der Entwicklung von neuen Nematodenbekäpfungsstrategien, die auf dem Chemosensormechanismus der Nematoden basieren. Der Autor stellt sich vor, daß man die Sensorrezeptoren stören könnte, um bestimmte Phasen des Lebenszyklus der Nematoden, wie Wirtspflanzenlokalisierung, Fortbewegung bzw. Wanderung zu Nahrungsaufnahmeorten oder Kopulation zu verhindern. Über die Sinnesorgane von Nematoden ist sehr wenig bekannt (Perry, 1994). Die Existenz eines Glycoproteins (gp32, Mr 32 kDa) wurde in der Region von Amphiden (primäres


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Chemosensororgan) von M. incognita-Larven und weiterer fünf Arten nachgewiesen (Stewart et al., 1993a). Eine Inkubation der infektiösen Larven, in dem polyklonalen Antiserum von pg32, führte zu einer signifikanten Reduzierung der Orientierung der Nematoden zu den Wirtspflanzen hin (Stewart et al., 1993b). Es wurde keine ähnliche Immunoaktivität bei weiteren 8 untersuchten Gattungen, einschließlich Globodera und Heterodera, festgestellt.

Wirkung von B. subtilis KF auf die Mortalität von M. arenaria-Larven

Oft wird die Antibiose als Wirkmechanismus der Rhizobakterien gegen Pathogene angegeben. Diese Wirkung basiert dabei meist auf bakterienbürtigen Metaboliten, wie Antibiotika, Siderophoren, Toxinen und Enzymen. B. subtilis bildet in der endlogarithmischen und stationären Fermentationsphase zahlreiche Peptidantibiotika.

In eigenen Untersuchungen führte die Kultivierung der M. arenaria-Larven in den 50%igen B. subtilis-KF und Nährmedium (Landy-Medium) zu einer Mortalität von 72% nach 2 Tagen mit der Ausnahme der KF aus der stationären Phase. Im weiteren Versuchsverlauf ergab sich eine Mortalitätsrate von 100% nach 3 Tagen bei allen KF- und LM-Behandlungen. Im Wasser lag die Mortalitätsrate 3 Tage nach Versuchsbeginn nur bei 15%.

Normalerweise werden Lipopeptidantibiotika vom Iturin-, Fengymycin- und Surfactin-Typ und das Cyclopeptid Mycobacillin (Loeffler et al., 1990; Besson, 1994; Ohno et al., 1995) in der stationären Wachstumsphase des Rhizobakteriums B. subtilis gebildet und dürften demzufolge in entsprechenden KF in größeren Mengen zu finden sein, als in den KF der anderen Wachstumsphasen. Wenn diese Substanzen für die Mortalität der Larven verantwortlich gewesen wären, hätte sich im KF der stationären Phase das am deutlichsten zeigen müssen. Das Gegenteil war jedoch der Fall.

Die osmotischen Drücke der KF aus den drei Wachstumsphasen (log. Phase=207, Übergangsphase=136, stat. Phase=105 und LM= 164 mmol/kg) nehmen mit steigender Kulturdauer ab. Dieser Wert ist im KF der st.-Phase am geringsten. Hinzu kommt, daß auch


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die Verunreinigung der Testflüssigkeiten mit Mikroorganismen in dieser Phase relativ gering blieb. Dies könnte mit der höheren Antibiotikakonzentration zusammenhängen.

Generell ließ sich eine Beziehung zwischen der Antibiotikaproduktion bzw. einer Toxinproduktion in vitro und der hemmenden Wirkung in vivo bei Nematoden oft nicht feststellen (Racke, 1988). So fand Oostendrop (1986a) auch keinen Zusammenhang zwischen den schlupfhemmenden Eigenschaften der untersuchten Bakterien gegenüber Heterodera schachtii in vitro und einer Frühbefallshemmung an bakterienbehandelten Zuckerrüben in vivo.

Eine Salzkonzentration von 300 mmol/kg Lösung von NaCl, KCl, CaCl2 und Dextrose kann den M. javanica-Larvenschlupf (Dropkin et al., 1958) verhindern. Jedoch blieben die Larven von Meloidogyne in diesem Test infektionsfähig selbst nach einem kurzen Aufenthalt in der Lösung von 1000 mmol/kg.

Das in Versuchen verwendete Landy-Medium enthält L-Glutaminsäure. Nach Al-Sayed & Thomason (1988), Tanda et al. (1989) und Osman (1993) besitzt L-Glutaminsäure eine nematizide Eigenschaft gegenüber Meloidogyne spp. Die toxischen Konzentrationen der L-Glutaminsäure scheinen für Meloidogyne-Arten unterschiedlich zu sein (Al-Sayed & Thomason, 1988). Bei eine Konzentration von 1000 ppm lag die Mortalitätsrate von M. incognita-Larven nach 3 Tagen bei etwa 29% (Al-Sayed & Thomason, 1988). Nach Osman (1993) lag die Mortalitätsrate nach 7 Tagen und gleicher Konzentration bei 73%.

In 50%igem Landy-Medium ist eine Konzentration von 2500 ppm Glutaminsäure zu finden. Hingegen enthalten die 50%ige KF aus der log.-Phase, -üb.-Phase und -st.-Phase jeweils 1635, 1545 und 6 ppm. In sehr geringer Konzentration wirkt Glutaminsäure wieder anziehend auf die Nematoden (Thorpe et al., 1947).

Es scheinen deshalb in den eigenen Versuchen bei der Mortalität der Nematodenlarven durch B. subtilis KF mehrere Faktoren, wie die Glutaminsäure, mikrobielle Verunreinigung der Testflüssigkeit, der Osmotische Druck sowie noch andere Einflußgrößen verantwortlich zu sein. Bei geringeren Konzentrationen der KF und des Landy-Mediums (10% und 1%) wurde


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entsprechend keine Wirkung auf die M. arenaria-Larven festgestellt. Hier müßte auch mit der 5- und 50fachen Verringerung der genannten Faktoren gerechnet werden.

Wirkungen der Anwendung einer Kombination von B. subtilis (FZB 24®) mit Arthrobotrys superba gegen M. arenaria

Eine Möglichkeit zur Sicherung und Erhöhung der Effektivität des Einsatzes von Antagonisten bzw. Nutzorganismen ist die Kombination von zwei oder mehreren Organismen bzw. Stämmen mit sich möglichst ergänzender Wirkung (Schroth & Hancock, 1981). Die Effektivität der Kombination von organischen Zusätzen mit Rhizobakterien bzw. nematophagen Pilzen wurde mehrmals nachgewiesen (Mittal et al., 1995). Kommedahl & New (1975) sehen in der Mischung von Antagonisten besonders dann einen Vorteil, wenn die Organismen unterschiedliche Fähigkeiten besitzen, ungünstige Umweltbedingungen, wie z. B. Trockenheit oder Nässe zu überstehen. Durch eine Kombination solcher Eigenschaften würde ein biologisches Bekämpfungssystem unabhängiger von Umwelteinflüssen und damit stabiler (Cook & Baker, 1983).

Die Behandlung des Substrates mit dem nematodenfangenden Pilz Arthrobotrys superba führte zu keinem Einfluß auf das Wachstum der Pflanzen. Hingegen wurde eine signifikante Reduzierung des M. arenaria-Befalls (Gallen/Wurzelsystem um 32%) durch A. superba erreicht. Dies ist jedoch für die praktische Nutzung zu wenig. Der Befund stimmt tendenziell mit den Ergebnissen von Jacobs (1997) und Colombo et al. (1996) überein. Die Wirksamkeit von A. superba lag weit hinter der des chemischen Nematizides Fenamiphos zurück (Colombo et al., 1996). Durch die Kombination von B. subtilis und A. superba wurde die Wirksamkeit von A. superba gegen den M. arenaria-Befall weiter reduziert. Es wurden nur noch 19 % weniger Gallen ausgezählt im Vergleich zu A. superba allein. Die fungizide- bzw. fungistatische Wirkung von B. subtilis FZB 14 wurde auf Agar getestet. Hier wurde eine Hemmung des Pilzes durch das Bakterium um 52% (Ahmed, 1993) festgestellt. Die antagonistische Wirkung von B. subtilis gegen Pilze wurde mehrfach nachgewiesen (siehe 2.3.). Es scheint, daß die Wirkung von B. subtilis im Vergleich zu dem nematodenfangenden Pilz überwogen haben könnte. So wurde bereits nachgewiesen, daß B. subtilis den Meloidogyne-Befall fördert (Bochow & Ahmed, 1996). Eine kombinierte Applikation von A.


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superba und B. subtilis ist demnach zumindest gegen Meloidogyne spp. nicht zu empfehlen. Obwohl keine Versuche mit dem kombinierten Einsatz beider Organismen gegen Pratylenchus penetrans durchgeführt wurden, erscheint es jedoch denkbar, daß hier eine zumindest additive Wirkung gegen diese detiorativ wirkenden Nematoden zu erwarten ist.

Durch die kombinierte Anwendung von B. subtilis und Paecilomyces lilacinus konnten Siddiqui & Mahmood (1993) einen Wurzelfäulekrankheitskomlex, bedingt durch M. incognita Rasse 3 und Macrophomia phaseolina, besser bekämpfen als durch alleinige Anwendung. Ferner berichten Zaki & Maqbool (1991) über eine sehr beachtliche Befallsreduktion von Meloidogyne durch den Einsatz von Pasteuria penetrans, Paecilomyces lilacinus und Talaromyces flavus. Außerdem wurde das Pflanzenwachstum dadurch gefördert.

Weller & Cook (1983) erzielten durch die Mischung 2 verschiedener Pseudomonas-Stämme zum Teil eine bessere Hemmung des Gaeumannomyces graminis-Befalls von Weizen als durch die getrennte Applikation der Stämme. Während Untersuchungen von Burr et al. (1978) und Kloepper (1983) zeigten, daß die Mischungen von Bakterien in einigen Fällen auch schlechter wirkten als Einzelbehandlungen.

Eine kombinierte Anwendung von Nutzoranismen mit organischen Zusätzen wird bereits mit Erfolg praktiziert. Viele Autoren berichten über die besondere Wirksamkeit bei der Anwendung nematophager Pilze und spezieller organischer Substanzen zur Unterdrückung von verschiedenen Nematodenarten (Rodrigeuz-Kabana, 1986; Dowe, 1987; Stirling, 1991; Ali, 1992).

Einfluß synthetischer Phytohormone auf den M. arenaria-Befall

Die Bildung von ”Riesenzellen“ (Syncytien) wird als Voraussetzung für eine normale und erfolgreiche Vermehrung von Wurzelgallennematoden angesehen. Die Entstehung der Riesenzellen erfolgt durch Vergrößerung der Zellen (Mitose - Vermehrung der Organellen) ohne sich zu teilen. Ihre Entstehung (4-7 Zellen) ist mit einer enorm hohen Protein-, RNA- und DNA-Synthese verbunden (Endo & Veech, 1970; Veech & Endo, 1970). Die Zellen um die Riesenzellen teilen und dehnen sich aus und tragen damit zur Gallenbildung bei. Bei diesen Prozessen spielen Phytohormone eine Schlüsselrolle.


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Viele Untersuchungen wurden mit exogener Applikation von Phytohormonen bzw. Wachstumsregulatoren gegen Nematoden durchgeführt.

Aus den eigenen Ergebnissen der in vitro Untersuchungen wurde deutlich, daß die getesteten Phytohormone (IAA und Kinetin) und der Auxin-Präkursor Indol-3-ylpyruvatsäure (IPyA) in den geprüften Konzentrationen keine Wirkung auf die Mortalität der M. arenaria-Larven (L2) hatten. Dies belegt die nicht nematiziden Eigenschaften dieser Substanzen. Die anschließenden in vivo Versuche zeigten recht variable Ergebnisse. Die IAA-Applikation führte wie erwartet zu einer Befallssteigerung (Eier/Larvenanzahl 12-24%) gegenüber der unbehandelten Kontrolle. Hingegen wurden durch Kinetin variable Effekte von einer Verminderung bis zu keiner Wirkung festgestellt. Mit der Kombination der beiden Phytohormone wurde eine Steigerung der Eier/Larvenanzahl um 23% im Vergleich zu Kontrolle ermittelt. Die recht hohe Variabilität der Versuchsergebnisse liegt wahrscheinlich in der differenzierten Aufnahmefähigkeit der Phytohormone durch die Pflanzen begründet. Hinzu kommt, daß nicht einzelne Phytohormone für die zur Frage stehenden Prozesse entscheidend sind, sondern die gesamte ”Phytohormonbalance“ in der Pflanze. In weiteren Untersuchungen sollte dies, bezogen auf gestaffelte Konzentrationen und Kombinationen von Phytohormonen, weiter geprüft werden. Es läßt sich jedoch aus den eigenen Befunden ableiten, daß man die wachstumsfördernde Wirkung und die damit verbundene Förderung eines Meloidogyne-Befalls durch eine Wurzelbakterisierung mit Bacillus subtilis auf die von den Bakterien als Stoffwechselprodukt ausgeschiedenen z. T. phytohormonal wirkenden Substanzen (IPyA, G3-Fraktion) zurückführen kann (Alemayehu, 1997; Dolej, 1998)

Kochba & Samish (1971) konnten durch die Applikation von Auxin und Kinetin die Riesenzellenbildung durch Meloidogyne spp. bei resistenten Pflanzen fördern. Ebenfalls wurde durch Zufuhr exogener Cytokinine die Aufhebung vorhandener Resistenzen bei verschiedenen Kulturpflanzen gegen Phytophthora infestans (Beckman & Ingram, 1994), M. incognita (Dropkin et al., 1969) sowie gegen Pseudomonas tabaci (Novacky, 1972) erreicht. Die Resistenz der Pflanzen äußerte sich dabei durch hypersensitive Reaktionen, die durch Cytokinine aufgehoben wurden. Resistente Pfirsichunterlagen verloren ebenfalls ihre Widerstandsfähigkeit gegen Wurzelgallennematoden durch eine Kinetin- oder eine NAA-


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Applikation. Beide Substanzen erzeugten eine synergistische Wirkung auf die Nematodenvermehrung (Kochba & Samish, 1971).

Orion (1974), Prasad & Setty (1974) und Prasad et al. (1976) fanden heraus, daß retardierende Pflanzenwachstumsregulatoren, wie Maleinhydrazide, Phosphon (Tributyl-2,4, dichlorobenzylphosphoniumchlorid) und CCC (Chlorocholin-Chlorid) die Entwicklung von M. incognita, M. hapla und M. javanica an Tomate und Tabak negativ beeinflußten. Hingegen förderten Cytokinin- und NAA-Applikationen in Kombination die Gallenbildung und Nematodenpopulation (Sawhney & Webster, 1975). Ferner registrierten Mjuge & Viglierchio (1975) durch Gießen von IAA an Tomaten ein normales Sproßwachstum, eine Verdreifachung des Wurzelwachstums und eine Verfünffachung der Gallenanzahl durch M. incognita. Bei M. hapla wurde hingegen kein Unterschied festgestellt. Bei einer Blattapplikation von Phytohormonen vor der Fusarium-Inokulation konnte eine Resistenz gegen die Fusarium-Welke an Tomate induziert werden (Davis & Dimond, 1953, 1956).

Es wurde oft darüber geschrieben, daß nematodenbefallene Pflanzen höhere Phytohormongehalte, insbesondere Auxin und Cytokinine (Standen & Dimalla, 1977) aufweisen.

Pflanzliche Enzymaktivität

Während einer Wirt-Parasit-Interaktionen bzw. Behandlung der Wirtspflanzen mit Agenzien kommt es zu Veränderungen, die sich biochemisch nachweisen lassen. Es können neue Proteine, wie die sogenannten Pathogenesis Related-Proteine (PR-Proteine) verstärkte bzw. verringerte Aktivitäten zeigen.

Als wichtige Marker induzierter Resistenz gegen pilzliche Pathogene werden häufig PR-Proteine wie beta-1,3-Glucanasen, Peroxidasen und Chitinasen aufgeführt (Hammerschmidt & Kuc, 1995). Es wurden ebenfalls Anreicherungen von Phytoalexinen, Salicylsäure und Phenylalanin-Ammoniumlyase (PAL) beobachtet (Sekizawa, 1981; Hammerschmidt & Kuc, 1995; Thieron, et al., 1995). In einigen Fällen wurde zwar eine Resistenz induziert, aber keine Anreicherung bzw. Steigerung der Enzymaktivitäten erreicht. Dies zeigt, daß die genannten Marker keine zuverlässigen Parameter für eine induzierte Resistenz bzw. Toleranz sind.


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In den eigenen Versuchen wurde die Chitinase- und Peroxidaseaktivität durch die B. subtilis-Behandlung (BS3-QS) bei nicht mit M. arenaria inokulierten Pflanzen um 20% bzw. 50% gesteigert. Dagegen nahmen diese Aktivitäten jeweils um 3 und 10% bei M. arenaria befallenen Pflanzen ab. Der auf KNO3-Basis formulierte B. subtilis hingegen, beeinflußte die Enzymaktivitäten ganz anders. So wurde die Chitinase- und Peroxidaseaktivität bei nicht mit Meloidogyne inokulierten (gesunden) Pflanzen jeweils um 8 und 6% verringert und bei Meloidogyne befallenen Pflanzen stiegen die Werte um 53% bzw. 46% gegenüber der Kontrolle an.

Aus verschiedenen Untersuchungen ist bekannt, daß die genannten Enzyme z. T. eine hemmende Wirkung auf das Myzelwachstum von phytopathogenen Pilzen haben. Hingegen stellen Nematoden keine vergleichbaren Ausgangssubstrate dar. Allerdings wurden vier Peroxidase-Isoenzyme aus adulten Weibchen von M. incognita und M. javanica isoliert (Ibrahim, 1991). Nur adulte Weibchen, von Meloidogyne und Globodera rostochiensis sowie G. pallida zeigten Peroxidaseaktivitäten. Hingegen wurde keine Aktivität bei Männchen, Eiern, Ditylenchus dipsaci und freilebenden Nematoden (Cephalobus, Panagrellus redivivus und Turbatrix aceti) festgestellt (Ibrahim, 1991). Chitin ist nur in den Eiern zu finden. Die Rolle der genannten Enzyme in der Interaktion Pflanze - B. subtilis - Nematoden kann als noch nicht zufriedenstellend geklärt, angesehen werden. Deshalb lassen sich die selbst beobachteten Ergebnisse nach dem derzeitigen Stand der Forschung nur unzureichend interpretieren.

Eine Inkubation von Wurzelgallennematoden-Larven (L2) in verschiedenen Enzymen (Protease, beta-Galactosidase, Trypsine, alpha-Chymotrypsine, Chitinase, alpha- & beta-Glucosidase und Lipase) führte zu unterschiedlichen Reaktionen der Larven hinsichtlich ihres Eindringungspotentials in die Tomatenwurzel. Protease reduzierte sehr stark die Anzahl der eingedrungenen Larven. beta-Galactosidase dezimierte ihre Anzahl um die Hälfte im Vergleich zur Kontrolle. Hingegen zeigten die anderen Enzyme, einschließlich Chitinase, nur sehr geringe bis keine Aktivität (Dalmasso & Tournay, 1990).

Nach Molinari (1991) unterschied sich das Isoperoxidaseaktivitätsniveau und dessen Induktionsorte bei resistenten und empfindlichen Sorten gegen Nematoden. Beispielsweise


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wurde eine Peroxidaseaktivität (Syringaldazinoxidase) in Zellwänden durch M. incognita bei resistenten Sorten merkbar gesteigert. Die Peroxidase beteiligt sich bei der Lignineinlagerung (Lignifizierung der Zelle) in den Pflanzen. Hingegen wurden bei empfindlichen Sorten zytoplasmatische Enzyme, wie die p-Phenyldiamin-Pyrocatechol (PPD-PC)-Oxidase gesteigert, die primär bei der Ethylenproduktion beteiligt ist. Nach Molinari (1991) wurde keine Änderung bei Zellwand-Isoperoxidasen beobachtet. Nach Zacheo et al. (1996) besteht ein enger Zusammenhang zwischen Empfindlichkeit der Pflanzen gegen Wurzelgallennematoden, die durch höhere Temperatur ausgelöst wurde (34 °C bei Tomate), und einer reduzierten bis zu keiner Änderung der Peroxidase-Aktivität. Zacheo et al. (1996) konnten ebenfalls eine Abnahme der Lignifizierung feststellen. Nach Zacheo et al. (1993) wurde die Peroxidaseaktivität von 4 empfindlichen Tomatenlinien durch Nematodeninfektion nur gering erhöht. Hingegen wurde bei resistenten Linien die Enzymaktivität verdoppelt. Nach Mote (1989) verläuft die Lignifizierung der Wurzelzellen viel schneller bei resistenten Pflanzen als bei empfindlichen.

Ebenfalls stellte Amalraj (1996) eine positive Korrelation zwischen einer Erhöhung der Enzyme Lypoxygenase, Peroxidase, Polyphenoloxidase (Catecholoxidase) und Phenylalanin-Ammoniumlyase (PAL) und der Resistenz der Pflanzen bei einer G. pallida-Inokulation bzw. Verletzung fest. Die Aktivität der drei zuletzt genannten Enzyme nahm nach Nematodeninokulation und Verletzung mit der Zeit zu. Hingegen nahm die Aktivität der Lypoxygenase ab. Peroxidase wird mit vielen Vorgängen der Pathogenese, wie Ligninproduktion, aktive Sauerstoff-Reininung sowie Produktion und Regulierung der Phytohormone in Verbindung gebracht (Baker et al., 1997). Trotz allem bleiben die beteiligten Mechanismen der Peroxidase klärungsbedürftig. Offenbar ist der gesamte Enzymgehalt (Peroxidase, PAL, Lypoxygenase und Polyphenoloxidase) bei resistenten Tomatenpflanzen viel höher als bei empfindlichen. Dies zeigt die Bedeutung dieser Enzyme als Marker für die Auswahl und Selektion resistenter Pfanzenlinien (Amalraj, 1996).

So könnte man PAL-Aktivitäten und den Phenolgehalt (gesamt) sowie das Mono/Poly-Verhältnis im Volumen untersuchen, um mehr Informationen über die induzierte Resistenz/Toleranz zu bekommen.


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Mit M. hapla infizierte Möhrenpflanzen wurden nach 4 Monaten auf ihre PAL- und Ribonucleaseaktivität hin untersucht. Es wurde eine 50%ige Reduktion in den vergallten Seitenwurzeln im Vergleich zu nicht infizierten Pflanzen festgestellt (Chylinska & Knyypl, 1975). Die Autoren begründeten dies mit der Abnahme der Ligninbiosynthese, die zur verbesserten Zellausdehnung und Hypertrophie der Rinde führen kann.

Durch Vorbehandlung von jungen Weizenpflanzen (Triticum aestivum) mit dem Fungizid Epoxiconazole - BAS 480F für 8 Tage erzielten Siefert et al. (1996) eine systemisch induzierte, dosisabhängige Stimulation der Enzymaktivität bei Chitinase und beta-1,3-Glucanase in Sproßgewebe. Dagegen wurde keine Erhöhung der Enzymaktivität im Wurzelgewebe festgestellt.

Exogene Phenole wie Zimtsäure, Catechol und Salicylsäure induzierten eine Resistenz bei empfindlichen Tomaten gegen M. javanica, wenn sie als Substrat-, Wurzelbehandlung, prä- und postinokulative-Blattapplikation angewandt wurden. Der gesamte Phenolgehalt in den Wurzeln von empfindlichen behandelten Pflanzen glich dem Gehalt resistenter Pflanzen (Sitaramaiah & Pathak, 1979).


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