Dolej, Stefan: Wirkungen von Stoffwechselprodukten des Rhizobakteriums Bacillus subtilis (Ehrenberg) Cohn im Pathosystem Tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) - Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici Jarvis & Shoemaker.

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Kapitel 4. Diskussion

4.1. Wirkung der Bacillus subtilis-Stoffwechselprodukte

Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit haben gezeigt, daß in den B. subtilis-KF Metaboliten enthalten sind, die das pflanzliche Wachstum positiv sowie die Pathogenese von Tomatensämlingen reduzierend beeinflussen können. Die Wirksamkeit dieser physiologisch aktiven Metaboliten kam bei der Anwendung der KF der fermentativen Übergangsphase am deutlichsten zum Ausdruck. Betrachtet man die Stoffwechselaktivität von B. subtilis zu den 3 ausgewählten Zeitpunkten der KF-Gewinnung, so ist erwartungsgemäß erkennbar, daß in der logarithmischen Phase der geringste Stoffumsatz und in der stationären Phase das Maximum erreicht wird. Gleichzeitig ist jedoch auch ein Konzentrationsanstieg der antibiotisch wirksamen Substanzen, wie z. B. der zyklischen Lipopeptide zu verzeichnen. Im KF der Übergangsphase ist ihr Gehalt im Vergleich zur stationären Phase wesentlich geringer. Es galt deshalb zunächst herauszufinden, ob im KF der stationären Phase ein gleicher bzw. noch höherer Anteil physiologisch aktiver Komponenten enthalten ist, dieser jedoch in seiner Aktivitätsentfaltung durch Überlagerungseffekte z. B. der Lipopeptide vermindert bzw. gänzlich überdeckt wird. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, daß die physiologisch aktiven Komponenten nur temporär im Fermentationsprozeß auftreten und nach 72-stündiger Kulturdauer im KF der stationären Phase nicht mehr anzutreffen sind. Dies würde z. B. die Tatsache erklären, daß nur im KF der Übergangsphase die IAA-Vorstufe IPyA sporadisch detektiert werden konnte (FISCHER 1995). Um einen Überlagerungseffekt durch gebildete Antibiotika zu überprüfen, wurden die von B. subtilis häufig gebildeten antibiotisch wirksamen Verbindungen der Lipopeptidgruppe (LOEFFLER et al. 1990, YAMADA et al. 1990) aus den KF ausgefällt. Die Ergebnisse der KDA-Tests zur antifungalen Wirkung verdeutlichen die Effizienz einer solchen Ausfällung. Somit kann davon ausgegangen werden, daß in den als “antibiotikafrei” bezeichneten KF zum überwiegenden Teil nur noch die nicht mit ausgefällten, weit weniger antibiotisch wirkenden, hydrophilen Oligopeptide vorhanden sind (LOEFFLER et al. 1990). Da eine Ausfällung nie 100%ig ist, kann allerdings eine Restwirkung von Lipopeptid-Antibiotika nicht ausgeschlossen werden, besonders wenn man die Persistenz dieser Substanzen bedenkt.

Die nachfolgende Prüfung dieser antibiotikafreien KF zeigte bei der 0,1%igen Anwendung der KF der fermentativen logarithmischen Phase und der Übergangsphase eine Wirksamkeit, die


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der dem komplexen KF entsprach. Die KF der stationären Phase führten jedoch im Vergleich zum komplexen antibiotikahaltigen KF zu einer Förderung des Wurzelwachstums der getesteten Tomatensämlinge. Dieses Ergebnis steht in Übereinstimmung mit Untersuchungen von ALEMAYEHU (1997). Er stellte bei Tomatenkalluskulturen, die ebenfalls mit dem antibiotikafreien KF der stationären Phase kultiviert wurden, eine signifikante Zunahme der Frischmasse fest. Im Gegensatz hierzu unterschied sich das gleiche KF mit Antibiotika nicht signifikant von der unbehandelten Kontrolle.

Daraus läßt sich ableiten, daß der hohe Anteil von antibiotisch wirksamen Substanzen (vorwiegend Lipopeptide) einen negativen Effekt auf die Aktivitätsentfaltung der physiologisch aktiven Metaboliten ausübte.

Ein völlig anderes Bild zeigte sich bei der 1%igen Anwendung der antibiotikafreien KF. Hier führten die KF der logarithmischen Phase und der Übergangsphase zu teilweise signifikanten Wachstumsdepressionen der Tomatensämlinge. Bemerkenswert ist jedoch, daß die Varianten der stationären Phase gegenüber dem komplexen KF ihre stark wuchsinhibierende Wirkung verloren hatten. Es kann also geschlußfolgert werden, daß zum einen die Lipopeptide, die im KF der stationären Phase besonders angereichert sind, mit ansteigender Konzentration eine direkte phytotoxische Wirkung entfalten und zu Überlagerungseffekten mit anderen Metaboliten führen können. Zum anderen müssen bei der Prozedur der Antibiotikaausfällung Verbindungen entstanden sein, die besonders in den KF der logarithmischen Phase und der Übergangsphase bei einer Konzentration von 1 % zu den gleichfalls festgestellten phytotoxischen Erscheinungen geführt haben. Da die Anwendung des Landy-Mediums, das der gleichen Ausfällungsprozedur unterzogen wurde, zu ähnlichen Wachstumshemmungen führte, können neben Konzentrationsfragen auch stoffliche Veränderungen der Ausgangskomponenten nicht ausgeschlossen werden.

Eine direkte wuchsinhibierende Wirkung verschiedener durch B. subtilis gebildeter Antibiotika, u. a. auch der Lipopeptide Fengymycin und Iturin A, ist auch durch Untersuchungen von LOEFFLER et al. (1986) belegt. BAKER et al. (1985) berichten über das KF eines B. subtilis-Isolates, welches unter Feldbedingungen zu signifikanten Ertragseinbußen bei Bohnen führte.

YU & MATSUI (1993) fanden in der Nährlösung von hydroponisch kultivierten Tomaten neben verschiedenen organischen Säuren auch phytotoxische Substanzen, wie Benzoe-, Phtalein- und Palminsäure. Eine verstärkte Exkretion solcher Stoffe in die Nährlösung nach der


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Behandlung mit den KF oder eine direkte Wechselwirkung der KF mit solchen oder anderen Wurzelexsudaten kann ebenfalls als Ursache für Wuchsdepressionen in Betracht gezogen werden.

Bei den untersuchten Wachstumsparametern zeigte sich, daß vor allem das Wurzelwachstum sensitiv auf die Testsubstanzen reagierte. Dies liegt wahrscheinlich im direkten Kontakt mit den Prüfsubstanzen und einer mit nur 10 Tagen relativ kurzen Einwirkungsdauer für Wachstumsförderungen des Sprosses begründet.

Die durch eine Essigsäureethylesterextraktion aus dem KF der Übergangsphase gewonnene Fraktion G zeigte hinsichtlich der wachstumsbeschreibenden Parameter und der Pathogenese bei einer 20%igen Anwendung keine bzw. eine nur geringe Wirkung auf die Tomatensämlinge. Diese Fraktion sollte die aktive(n) Komponente(n) aus dem KF der Übergangsphase in konzentrierter Form enthalten. Es stellt sich jedoch die Frage, wieso dann im Vergleich zum Ausgangskulturfiltrat keine bzw. eine nur geringe Wirkungssteigerung festzustellen war. Möglicherweise lag dies an einer noch nicht ausreichenden Reinheit der Wirksubstanz(en), denn die weitere HPLC-Trennung dieser Fraktion führte zu teilweise signifikanten Aktivitätssteigerungen der resultierenden Subfraktionen. Mit den Subfraktionen G3 und G5+6 ist es gelungen, zwei phytoeffektiv wirksame Subfraktionen zu isolieren. Auch in Tomatenkalluskulturen führten diese beiden Subfraktionen aus dem KF der Übergangsphase zu Steigerungen der Frisch- und Trockenmasse (ALEMAYEHU 1997).

Daß hierbei auch Konzentrationsfragen eine bedeutende Rolle spielen, zeigte die Wirkung einer Verdopplung der Anwendungskonzentration der beiden Subfraktionen G3 und G5+6.

Die weitere HPLC-Trennung (Sub-Subfraktionierung) der aktiven Subfraktionen G3 und G5+6 führte zu einer Abnahme ihrer physiologischen Wirkung. Auch ALEMAYEHU (1997) stellte in seinen Biotests einen Rückgang der auxin- und cytokinin-ähnlichen Wirkung dieser Sub-Subfraktionen fest, die jedoch nach der Kombination bestimmter Sub-Subfraktionen wieder auf das Aktivitätsniveau beispielsweise der Ausgangssubfraktion G3 gesteigert werden konnte. Dies läßt die Vermutung zu, daß zwischen den Wirkkomponenten in den Subfraktionen G3 und G5+6 synergistische oder additive Effekte eine Rolle spielen. Ein weiterer nicht zu vernachlässigender Aspekt der Wirkungsabnahme könnte in der Instabilität der Wirksubstanzen begründet liegen. KOLETZKI (1996) machte in diesem Zusammenhang


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die Beobachtung, daß Luftsauerstoff, Tageslicht und Raumtemperaturen zu einem Abbau der Wirksubstanzen führten.

Bei den festgestellten wuchsstimulierenden Wirkungen der HPLC-Subfraktionen G3 und G5+6 konnte eine Beeinflussung durch die verwendeten Extraktionsmittel Methanol und Essigsäureethylester durch die analoge Prüfung dieser Stoffe ausgeschlossen werden.

Zur Wirkung von Methanol hinsichtlich der Förderung des Pflanzenwachstums gibt es überdies widersprüchliche Literaturangaben. Mc GIFFEN et al. (1995) prüften den Einfluß von Methanol auf eine mögliche Ertrags- und Trockenstreßtoleranzerhöhung u. a. bei Erbsen (Pisum sativum L.), Weizen (Triticum aestivum L.) und Mais (Zea mays L.). Sie konnten jedoch keine fördernden Wirkungen feststellen. Es wird sogar über phytotoxische Erscheinungen und Ertragseinbußen bei einigen Versuchsvarianten berichtet. Aus Untersuchungen von ROWE et al. (1994) geht jedoch hervor, daß die Blattapplikation einer wäßrigen Methanollösung (20%ig) bei jungen Tomatenpflanzen zu einer Vergrößerung der Blätter und zu erhöhten Sproßfrisch- und Sproßtrockenmassen führte. Eine Applikation über die Wurzeln verursachte jedoch Pflanzenschäden.

Die Pathogenese von Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici in der axenischen Nährlösungskultur wurde über den gesamten Infektionszeitraum positiv durch die Behandlung mit den KF der Übergangsphase beeinflußt. Da sich die 0,1- und 1%ige Konzentration der KF dieser Fermentationsphase nicht wesentlich voneinander unterschieden und beide Konzentrationen keine direkte antifungale Wirksamkeit gegenüber dem Pathogen zeigten, kann die Wirkung nicht auf einer einfachen Dosis-Wirkungsbeziehung evtl. zurückgebliebener antibiotischer Substanzreste, z. B. von Lipopeptiden, beruhen. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß die Versuchsmethodik in der Nährlösungskultur so gewählt war, daß ein direkter Kontakt zwischen Prüfsubstanz und Inokulum weitgehend ausgeschlossen werden konnte (Austausch der Nährlösung, Spülen der Wurzeln vor Inokulation). Demnach müssen im KF Stoffe enthalten sein, die auf systemischem Weg zu einer Aktivierung von Resistenz- bzw. Toleranzmechanismen der Tomatensämlinge geführt haben.

Bei der Interpretation der Ergebnisse der 1%igen Konzentration ist allerdings zu berücksichtigen, daß es hier bei den Varianten der Übergangsphase und der stationären Phase zu phytotoxischen Erscheinungen kam und demnach die Sämlinge bereits zum Zeitpunkt der Pathogeninokulation geschwächt waren bzw. einen teilweise signifikanten Entwicklungsrückstand gegenüber der Kontrolle zeigten.


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Auch Tomatenkallusse, die mit dem KF der Übergangsphase (0,1%ig) kultiviert wurden, zeigten eine erhöhte Toleranz gegenüber dem unspezifisch wirkenden Pathotoxin Fusarinsäure (ALEMYEHU 1997).

Die antibiotikafreien KF beider Anwendungskonzentrationen (0,1 und 1 %) zeigten eine weniger deutliche pathogenesebeeinflussende Wirkung als die komplexen KF. Besonders bei den Varianten des Bacillus subtilis-Stammes FZB C ging die Antibiotikaausfällung mit einem völligen Wirkungsverlust einher. Diese Resultate ziehen den Schluß nach sich, daß durch die Ausfällungsprozedur bestimmte Wirkkomponenten der KF negativ beeinflußt wurden, diese jedoch durch die nachfolgenden biochemischen Reinigungs- und Extraktionsschritte ihre ursprüngliche Wirkung weitgehend zurück erlangten.

Die Behandlung der Tomatensämlinge mit der Essigsäureethylester-Fraktion G sowie dem Großteil der HPLC-Subfraktionen zeigte ebenfalls keine Wirkung auf die Pathogenese. Nur die HPLC-Subfraktion G3 führte zu einer signifikant erhöhten Resistenz gegenüber Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici. Da diese Subfraktion keine direkte antifungale Wirkung gegenüber dem Pathogen aufwies, kann hier nur ein Wirkmechanismus angenommen werden, der über physiologische Veränderungen der Pflanze führt.

Durch die HPLC-Trennung ist es somit gelungen, eine Subfraktion aus dem KF der Übergangsphase zu gewinnen, die sowohl eine wuchsstimulierende als auch eine resistenz-induzierende Eigenschaft besitzt.

Da die Subfraktion G5+6 trotz einer signifikanten Wachstumsförderung nicht zu einer erhöhten Resistenz der Tomatensämlinge geführt hat, kann nicht in jedem Fall von einer Korrelation zwischen wachstumsfördernder und resistenz- bzw. toleranzinduzierender Wirkung gesprochen werden. Dennoch ist unter Berücksichtigung aller Ergebnisse dieser Arbeit ein derartiger Trend erkennbar.

Durch die Bacillus subtilis-Metaboliten müssen also Mechanismen in den Pflanzen aktiviert worden sein, die neben Wachstumsförderungen auch zu induziert resistenten bzw. toleranten Pflanzen geführt haben. Ein Indiz hierfür ist z. B. die festgestellte Erhöhung der ß-1,3-Glucanaseaktivität in den Tomatensämlingen nach der Behandlung mit den KF der logarithmischen Phase, der Übergangsphase sowie der HPLC-Subfraktion G3. Da Chitinase


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und Peroxidase keine Aktivitätserhöhungen zeigten, kann davon ausgegangen werden, daß diese Enzyme nicht unmittelbar an der vorliegenden Resistenzausprägung beteiligt sind.

Die nachfolgenden Literaturbeispiele sollen verdeutlichen, daß eine induzierte Resistenz, hervorgerufen durch bakterielle Metaboliten, zwar häufig, aber nicht a priori mit einem Anstieg bestimmter enzymatischer Aktivitäten einhergehen muß.

So führte die Applikation einer proteinhaltigen Induktor-Fraktion (B 50) aus dem KF von Bacillus subtilis bei Gersten- und Gurkenblättern zu einem Aktivitätsanstieg der Peroxidase, der mit einer systemischen Resistenz gegen verschiedene biotrophe Pilze korrelierte. Chitinase und ß-1,3-Glucanase blieben jedoch unverändert (STEINER & SCHÖNBECK 1995). Durch die Applikation des gleichen B. subtilis-Induktors (B 50) ebenfalls auf Gerste konnte in Verbindung mit einem reduzierten Echten Mehltau-Befall eine signifikante Aktivitätssteigerung von ß-1,3-Glucanase und Peroxidase festgestellt werden (KRASKA 1996).

DALISAY & KUC (1995) gelangten nach ihren Versuchen zur Resistenzinduktion im System Gurke-Colletotrichum lagenarium zu der Erkenntnis, daß ß-1,3-Glucanase, Chitinase und Peroxidase keine zuverlässigen biochemischen Marker für das Vorliegen und die Ausprägung einer induzierten Resistenz sind. Auch HOFFLAND et al. (1995) kommen auf der Grundlage ihrer Untersuchungen zu dem Schluß, daß die Akkumulation dieser Enzyme keine generelle Voraussetzung für die Entstehung einer induzierten Resistenz ist.

Es ist allerdings mehrfach belegt, daß ß-1,3-Glucanasen und Chitinasen in vitro eine antifungale Wirkung besitzen (BOLLER et al. 1983, BOLLER 1993, MAUCH et al. 1988). Auch BENHAMOU et al. (1989b und 1990) konnten in mit Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici befallenen Tomatenwurzeln eine Akkumulation von ß-1,3-Glucanase und Chitinase um die Pilzzellwände beobachten.

Die Auswertung der 1D- (SDS) bzw. 2D-Proteinmuster der mit den KF behandelten Tomatensämlinge ließ sowohl in den Extrakten der Wurzel, als auch in denen des Sprosses keine Veränderungen im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle erkennen. Es kam somit zu keiner Neuexpression bzw. keinen meßbaren quantitativen Veränderungen der extrahierten Proteine. Die dennoch festgestellte, z. T. signifikant erhöhte Aktivität des Enzyms ß-1,3-Glucanase ist durch die angewandten Methoden nicht eindeutig zu erklären. Möglicherweise könnten Aktivitätsverlagerungen innerhalb verschiedener Enzym-Isoformen, die sich auf Proteinebene nicht widerspiegeln, dafür verantwortlich sein. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß Enzym-Aktivitäts-Tests sensitiver als 1D- und 2D-Elektrophoresen sind.


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Um Artefakten vorzubeugen, wurde einer einheitlichen Gelentwicklungsprozedur große Aufmerksamkeit geschenkt. Es ist jedoch bekannt, daß die Silberfärbung bereits bei geringfügig abweichenden Bildentwicklungszeiten quantitative Veränderungen vortäuschen kann, so daß ein Auftreten von Artefakten nicht gänzlich auszuschließen ist.

Die präinfektionelle Wurzelbehandlung von Kartoffelpflanzen mit dem KF des antagonistischen Rhizosphärebakteriums Bacillus sphaericus führte in Versuchen von HASKY-GÜNTHER (1996) zu einem systemischen Schutz gegen den Kartoffelnematoden Globodera pallida und den Erreger der Kraut- und Knollenfäule der Kartoffel Phytophthora infestans. Eine Veränderung des Proteinmusters nach der KF-Vorbehandlung konnte auch hier nicht festgestellt werden. Nur die Behandlung mit den lebenden Bakterienzellen an sich führte bei weitgehend gleicher Wirkung sowohl in den Wurzeln als auch den Blättern zu Proteinneuexpressionen.

Dieses Ergebnis verdeutlicht, daß es zwischen einer direkten Applikation der Bakterien und dem durch ihre in vitro-Kultur gewonnenen KF durchaus unterschiedliche Wirkmechanismen geben kann.

Die Prüfung der KF in Substratkultur unter Gewächshausbedingungen zeigte im Vergleich zur axenischen Nährlösungskultur eine deutlich geringere wachstumsfördernde und resistenz-induzierende Wirkung. Selbst die bei der 1%igen Anwendung der KF der stationären Phase in der Nährlösungskultur festgestellte stark wuchsinhibierende Wirkung konnte in der Substratkultur nicht reproduziert werden. Dies ist wahrscheinlich auf diverse Adsorptions- und Abbauprozesse der KF im Boden zurückzuführen. Eine Deaktivierung von antibiotisch wirksamen Stoffwechselprodukten kann z. B. durch die Bindung an organische Bodenkolloide erfolgen (CAMPBELL 1989). ASAKA & SHODA (1996) machen hierfür besonders mikrobielle enzymatische Abbauprozesse und die Wechselwirkung mit Huminsäuren verantwortlich. Von einer schnellen Inaktivierung wachstumsregulierender Substanzen im Boden sprechen KATZNELSON & COLE (1965), es sei denn, sie werden unmittelbar in der Rhizoplane synthetisiert.

Die Wirkung einer direkten Bakterienintroduktion ist deshalb unter in vivo-Bedingungen einer KF-Applikation an Effizienz überlegen.


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Dennoch war die 1%ige Konzentration hoch genug, um bei den Varianten der Übergangs- und der stationären Phase eine geringere Pathogenausbreitung im Vergleich zur nicht behandelten bzw. der Landy-Medium-Kontrolle zu bewirken.

Hieraus ist ersichtlich, daß mit zunehmender Konzentration der KF durchaus eine pathogenunterdrückende Wirkung erreicht werden kann. Die Hauptwirkkomponente hierfür dürfte allerdings in den persistenten Lipopeptid-Antibiotika (LOEFFLER et al. 1990) zu suchen sein.

ASAKA & SHODA (1996) behandelten Tomatensämlinge mit einem wesentlich höher konzentrierten KF eines B. subtilis-Stammes zur Unterdrückung des Erregers der Umfallkrankheit Rhizoctonia solani. Sie konnten durch die einmalige Einmischung von

20 ml KF je 150 g Boden/Vermicult eine signifikante Krankheitsreduzierung erreichen. Das KF wurde unverdünnt, nach 5-tägiger Kulturdauer angewandt, was einer ca. 180-fach höheren Konzentration als der in der vorliegenden Arbeit geprüften entspricht. Sie führen die Wirkung hauptsächlich auf die im KF enthaltenen Lipopeptide Surfactin und Iturin A zurück, die sie nach einer 14-tägigen Versuchsdauer immer noch im Substrat nachweisen konnten.

Neben den näher untersuchten biochemischen Abwehrreaktionen der Tomatensämlinge nach der KF-Behandlung sind weitere Veränderungen speziell postinfektioneller Mechanismen nicht auszuschließen.

Hierin sehen ELGERSMA et al. (1972) bei Tracheomykosen besonders die Bedeutung von physikalischen Barrieren, wie die schnelle Bildung von Thyllen und Gelen in den Xylemgefäßen, die eine rasche Erregerausbreitung verhindern. Auch Kalloseakkumulationen konnten in den Nachbarzellen von Fusarium oxysporum primär infizierten Leitgefäßen beobachtet werden (MUELLER et al. 1994).

STROMBERG & CORDEN (1977) berichten über die Bildung von fungitoxischen polyphenolhaltigen Substanzen im Xylemsaft Fusarium-infizierter Tomatenpflanzen, die zu einem verringerten Myzelwachstum und zum Kollabieren der Konidien von Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici führten. Ferner wird auf die pathogenunterdrückende Bedeutung des Saponins alpha-Tomatin und von Rhisitin durch Mc CANCE & DRYSDALE (1975) und OSBOURN (1996) hingewiesen. In Untersuchungen von BOCHOW & FRITZSCHE (1991) führte die Behandlung von Kartoffelscheiben mit KF eines B. subtilis-Stammes jedoch zu keiner Erhöhung der Phytoalexinproduktion.


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Als Folge einer Behandlung mit den KF und besonders der Subfraktion G3 wäre auch eine Veränderung des Methylierungsgrades der DNA möglich. KRASKA & SCHÖNBECK (1993) fanden nach präinfektioneller Behandlung von Gerstenpflanzen mit B. subtilis-KF eine zwischen 3,1 % und 4,8 % reduzierte DNA-Methylierung, welche mit einer Resistenz-induktion bei den behandelten Pflanzen in Verbindung gebracht wird.

Von Bedeutung bei der pflanzlichen Pathogenabwehr ist außerdem der Polysaccharidgehalt der Zellwände. GUARDIOLA et al. (1994) zeigten, daß Tomatenkalluszellen mit einem hohen Polysaccharidgehalt widerstandsfähiger gegen eine Infektion durch Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici waren.

Die Untersuchungen zum IAA-Gehalt der mit den KF behandelten Tomatensämlinge zeigten, daß die wachstumsstimulierende Wirkung mit einem Anstieg des IAA-Gehaltes korreliert. Da die analytischen HPLC-Analysen der KF jedoch keine Übereinstimmung mit herkömmlichen Auxinen bzw. deren Präkursoren zeigten, müssen in den KF Substanzen enthalten sein, die eine ähnliche physiologische Aktivität besitzen. Dies würde auch die von ALEMAYEHU (1997) festgestellte auxin- und cytokininähnliche Aktivität erklären.

Die Untersuchungsergebnisse zur Strukturaufklärung der in der G3-Subfraktion enthaltenen Stoffe sind dahingehend zu benennen, daß zwei N-terminal blockierte Oligopeptide mit Molmassen von ~1-1,5 kDa nachgewiesen werden konnten (KOLETZKI 1996, FISCHER 1996). Wenngleich auch eine endgültige Strukturaufklärung dieser und weiterer Substanzen noch aussteht, kann davon ausgegangen werden, daß es sich bei den aktiven Komponenten um bakterienbürtige Metaboliten handelt, die als Induktoren bzw. Elicitoren zu einer Veränderung der Phytohormonbalance und damit zu einer Wuchsstimulierung geführt haben. Es ist bisher nicht bekannt, ob diese Metaboliten nur als Signal dienen oder direkt regulierend in pflanzliche Stoffwechselvorgänge eingreifen.

In Untersuchungen von KEHLENBECK (1993) und KRONE (1994) führte die Behandlung von Wintergerste mit Bacillus subtilis-KF und einer daraus gewonnenen, nicht näher charakterisierten, proteinhaltigen Fraktion (B 50) zu Ertragssteigerungen und einem höheren Saccharose-Gehalt der Körner im Vergleich zu unbehandelten Pflanzen.

Als Wirkmechanismus wird eine Veränderung der Phytohormonbalance diskutiert.


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Da es in der Literatur keinerlei Hinweise über die wuchsstimulierende Wirkung von Proteinen bzw. Peptiden gibt, kann an dieser Stelle nur ein möglicher Wirkmechanismus vermutet werden.

Denkbar wäre z. B. die Rezeption von Peptiden an entsprechende membrangebundene Auxin-Bindungsproteine (ABP), die dann eine verstärkte IAA-Synthese auslösen könnten (HOBBIE & ESTELLE 1994). Die genaue funktionelle Bedeutung dieser ABP ist noch nicht bekannt. Sie können beispielsweise nur als Rezeptor dienen oder direkt in die Synthese und den Abbau oder den Transport von Phytohormonen involviert sein (YAMADA 1993).

Des weiteren ist bekannt, daß Pflanzen über ein hochentwickeltes Chemoreceptions-System verfügen, welches eine Interaktion beispielweise mit Bodenmikroorganismen ermöglicht (BOLLER 1995). Für eine solche Interaktion können auch Proteine und Peptide von Bedeutung sein. Sie sind jedoch bisher nur als hochspezifische Elicitoren für die Akkumulation von Phytoalexinen (CRUICKSHANK & PERRIN 1968) und als Auslöser von hypersensitiven Reaktionen (DE WIT et al. 1985) beschrieben. Die Sensitivität von Pflanzen für derartige Substanzen liegt bereits in einem Konzentrationsbereich von ungefähr 10-12-10-9 M (BOLLER 1995). Aufgrund ihrer sehr geringen Molmassen kann prinzipiell eine direkte Aufnahme durch die Pflanze und eine systemische Ausbreitung nicht ausgeschlossen werden (DEVERGNE et al. 1992, Mc DOUGALL et al. 1992).

4.2. Wirkung von Phytohormonen und der IAA-Vorstufe IPyA, als spezieller Metabolit von B. subtilis

Phytohormone sind chemische Signalstoffe der Pflanzen. Sie greifen steuernd in eine Vielzahl von Wachstums-, Entwicklungs- und Bewegungsprozessen ein (LIBBERT 1993). Untersuchungen von JACKSON (1997) belegen, daß Phytohormone eine wichtige Stellung bei der Signalübertragung von der Wurzel zum Sproß einnehmen.

Hinsichtlich der Wirkung von Phytohormonen werden prinzipiell zwei Mechanismen unterschieden (NELLES 1973, LIBBERT 1993):


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Während die schnellen Wirkungen (“Soforteffekte”) vor allem Wachstums- und Bewegungsreaktionen sind, werden langsame Wirkungen und damit verbundene pflanzliche Entwicklungsprozesse wahrscheinlich über eine differentielle Genexpression gesteuert, die mittel- oder unmittelbar an solchen Hormoneffekten beteiligt ist (LIBBERT 1993, NAPIER & VENIS 1995). Die physiologische Wirksamkeit eines Hormons hängt von der Konzentration an zugeführten Hormonmolekülen und von der Empfindlichkeit der reagierenden Zellen ab (MOHR & SCHOPFER 1992).

Voraussetzung für das Zustandekommen einer Phytohormonwirkung ist in jedem Falle ein Zusammentreffen mit hormonspezifischen Bindungsstellen (HESS 1991). Eine große Bedeutung hierbei scheinen Auxin-Bindungsproteine einzunehmen (YAMADA 1993, HOBBIE & ESTELLE 1994, NAPIER & VENIS 1995). Die genaue Signalwandlungskette ist jedoch noch nicht vollständig bekannt.

Die exogene Applikation von physiologisch aktiven Substanzen, wie z. B. Phytohormonen, kann das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen beeinflussen, vorausgesetzt, sie gelangen unverändert an die Pflanze und werden von ihr aufgenommen.

Die exogen gebotenen Auxine IAA und IBA sowie die IAA-Vorstufe IPyA führten in der axenischen Nährlösungskultur bei einer Konzentration von 10-4 M zu ausgeprägten Wachstumshemmungen der Wurzel und des Sprosses. Mit abnehmender Konzentration verringerten sich diese Wuchsdepressionen, so daß ab einer Konzentration von 10-7 M kein signifikanter Hemmeffekt gegenüber der unbehandelten Kontrolle mehr festgestellt werden konnte. Eine Ausnahme machte hierbei das synthetische Auxin IBA, welches seine hemmende Wirkung bis zu einer Konzentration von 10-8 M beibehielt. Von synthetischen Auxinen ist bekannt, daß sie in ihrer Wirkung oft intensiver und nachhaltiger sind als ihre natürlichen Analoga (STRASBURGER et al. 1983, LIBBERT 1993). Dies beruht weitgehend auf einer höheren Stabilität und einem damit verbundenen langsameren Abbau in der Pflanze (MOHR & SCHOPFER 1992).

Nach LIBBERT (1993) unterscheiden sich die Auxinkonzentrations-Wirkungs-Kurven des Sproß- und Wurzelwachstums deutlich voneinander.

Während das Sproßwachstum durch höhere Konzentrationen (10-8 bis 10-3 M) positiv beeinflußt werden kann, sind niedrigere Konzentrationen (10-11 bis 10-8 M) fördernd für das Wurzelwachstum. Da die Wirkung von Phytohormonen von vielen Faktoren beeinflußt wird,


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wie z. B. dem Entwicklungszustand der Pflanze und der Affinität der Zellen, tragen diese Werte nur einen allgemein orientierenden Charakter. Dies dürfte auch die nicht völlige Kongruenz im Vergleich mit den eigenen Ergebnissen, besonders bei den höheren Konzentrationsbereichen (10-6-10-4 M) der Auxin-Konzentrations-Wirkungs-Kurve des Sprosses erklären.

Bestätigung allerdings findet die Wirkung der geprüften Auxinkonzentrationen durch die Arbeiten von DEIGELE (1988). Sie zeigte durch ihre Untersuchungen zur Wirkung verschiedener exogen gebotener Phytohormone auf das Wurzelwachstum von Maiskeimlingen (Zea mays), daß IAA in einer Konzentration von 10-8 M das Sproßwachstum leicht förderte und alle höheren Konzentrationen zu einer Hemmung führten. Das Längenwachstum der Hauptwurzel und die Zahl der gebildeten Seitenwurzeln reduzierte sich ab 10-8 M mit zunehmender Konzentration. Eine Förderung der Seitenwurzelbildung setzte bei 10-6 M ein. In Untersuchungen von AYLING et al. (1994) zur Wirkung exogener IAA auf die cytoplasmatische Strömung in Wurzelhaaren von Tomaten führte eine Konzentration von 10-4 M zu einer verringerten Strömungsgeschwindigkeit. Die Konzentrationen 10-5 und 10-6 M hatten nur einen geringen Effekt. Eine starke Zunahme der cytoplasmatischen Strömungsgeschwindigkeit wurde bei den Konzentrationen 10-8 und 10-7 M beobachtet. Geringere Konzentrationen führten zu einer Abnahme der Wirksamkeit.

Die bei den eigenen Versuchen beobachteten Hemmwirkungen nach der Phytohormon-behandlung sind wahrscheinlich kausal auf erhöhte Konzentrationen des als pflanzenentwicklungshemmend bekannten Phytohormons Ethylen zurückzuführen. Physiologische Konzentrationen an IAA und anderen Auxinen stimulieren die Ethylenbiosynthese. Dabei wird oft, aber nicht immer, um so mehr Ethylen gebildet, je mehr IAA vorhanden ist (HESS 1991, LIBBERT 1993). Hohe Ethylenkonzentrationen können u. a. zu einer Hemmung der Zellteilung und zu Membranschädigungen führen (LIBBERT 1993).

Die geprüften Konzentrationen des Cytokinins Kinetin zeigten sich im Vergleich zu den Auxinvarianten als wesentlich hemmender auf die Entwicklung der Tomatensämlinge. Besonders die aufgrund wahrscheinlich verstärkter Zellteilungsaktivität rübenförmig verdickte Hauptwurzel bei den Konzentrationen 10-8 bis 10-4 M weist auf eine Störung der endogenen Phytohormonverhältnisse hin.


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DEIGELE (1988) beobachtete eine ähnlich stark inhibierende Wirkung des Cytokinins Zeatin bei Maiskeimlingen. Hier hemmten zunehmende Konzentrationen ab 10-8 M das Sproß- und ab 10-7 M das Wurzelwachstum.

Der erhöhte IAA-Gehalt der Tomatensämlinge nach der Applikation der IAA-Vorstufe IPyA unter axenischen Bedingungen zeigt die physiologische Wirkung dieses Präkursors. Es konnte eine, mit ansteigender Konzentration der IPyA bis 10-7 M, positive Korrelation zum endogenen IAA-Gehalt festgestellt werden. Die Behandlung mit IPyA in höheren Konzentrationen (ab 10-6 M) führte offensichtlich zu einer erheblichen Beeinträchtigung des endogenen Phytohormonhaushaltes (Ethylenbiosynthese), der sich in starken Wachstumsdepressionen und einem deutlich geringeren IAA-Gehalt widerspiegelte.

Phytohormone, speziell Auxine, haben nur dann die Funktion eines Wachstumsregulators, wenn sie am Wirkungsort in nicht sättigender Konzentration vorliegen und daher der Wachstumsprozeß auf Änderungen der Auxinkonzentration anspricht. Liegen sie in sättigender Konzentration vor, so sind sie zwar noch ein notwendiger Wachstumsfaktor, besitzen aber unter diesen Bedingungen keinerlei regulierende Funktion (MOHR & SCHOPFER 1992).

Die Rolle von Phytohormonen bei Pathogeneseprozessen ist vielgestaltig. Zum einen können sie das Krankheitsgeschehen durch eine erhöhte Synthese begünstigen, wie dies z. B. bei Agrobacterium tumefaciens- und Pseudomonas syringae pv. savastanoi-Infektionen der Fall ist (FETT et al. 1987, YAMADA 1993) und zum anderen sind sie in der Lage, die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen zu erhöhen (CHRIST und MÖSINGER 1989, YOUNG et al. 1991). Eine entscheidende Rolle hierbei spielt die Konzentration des Phytohormons, die Art und Weise seiner Applikation und nicht zuletzt die Ontogenese der Pflanze (FRANKENBERGER & ARSHAD 1995).

In den eigenen Tests führte die präinfektionelle Applikation der Phytohormone IAA, IBA und Kinetin bei den Tomatensämlingen in axenischer Nährlösungskultur zu keiner Wirkung auf den Krankheitsverlauf durch F. oxysporum f.sp. radicis-lycopersici. Nur durch die IAA-Vorstufe IPyA konnte eine z. T. signifikant verringerte Pathogenwirkung erreicht werden. Worauf die gute Wirkung dieser Verbindung, die auch als B. subtilis-Metabolit nachgewiesen wurde,


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zurückzuführen ist, kann nicht zweifelsfrei erklärt werden. Eine direkte antifungale Wirkung kann jedoch ausgeschlossen werden.

Da die anderen Auxine keine pathogeneseverzögernde Wirkung zeigten, ist zu vermuten, daß gerade diese Auxin-Vorstufe unter den gegebenen Versuchsbedingungen eine optimale physiologische Wirkung auf die Entwicklung der Tomatensämlinge hatte. Allerdings gibt es auch Untersuchungen, die eine gute krankheitsunterdrückende Wirkung von IAA und anderen Auxinen belegen. Geht man nun davon aus, daß die Vorstufe IPyA, die offenbar leichter von den Testsämlingen recipiert wurde, in der Pflanze zu IAA umgewandelt wird, wofür die festgestellten erhöhten endogenen IAA-Gehalte sprechen, kann weitgehend von einer IAA-Wirkung gesprochen werden.

DAVIS & DIMOND (1953) und CORDEN & DIMOND (1959) fanden nach einer präinfektionellen Wurzelbehandlung von Tomatenpflanzen im 8-Blattstadium mit IAA (500 ppm) und dem synthetischen Auxin Naphtylessigsäure (NAA, 50 ppm) eine signifikante Unterdrückung des Erregers der Fusarium-Welke der Tomate (Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici). DAVIS & DIMOND (1953) machten ihre Infektionsversuche an Tomatenpflanzen mit und ohne Wurzelsystem. Da sich hierbei kein Unterschied in der krankheitsunterdrückenden Wirkung der Auxine feststellen ließ, schlußfolgerten sie, daß die primäre Wirkung der Auxinbehandlung nicht in biochemischen und physikalischen Veränderungen des Wurzelsystems, sondern vielmehr in einem basipetal translozierbaren Resistenzfaktor begründet liegt. CORDEN & EDGINGTON (1960) fanden weiterhin heraus, daß die resistenzinduzierende Wirkung von NAA von der Calzium-Versorgung der Pflanzen abhängig ist. Das Pathogen Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici produziert u. a. auch zellwandlysierende Enzyme wie Pektinasen und Cellulasen, welche in den Infektionsprozeß involviert sind (WAGGONER & DIMOND 1955). Ist die Pflanze zum Zeitpunkt der Infektion nicht optimal mit diesem Nährelement versorgt, begünstigt dies den enzymatischen Abbau von Pektinstoffen in der Zellwand durch das Pathogen.

Ausgehend von der guten Wirkung einer Auxinbehandlung in ihren Versuchen stellten CORDEN & EDGINGTON (1960) folgende Hypothese zum Wirkmechanismus auf: - Werden Tomatenpflanzen mit Auxinen behandelt, führt dies zu einer Methylierung der pflanzlichen Pektinstoffe, wobei es bei Ca2+-Mangel zu Kreuzreaktionen mit Pathogenenzymen kommt und dies zu einer Förderung der Pathogenese führen kann. Ist die Pflanze jedoch optimal bzw. leicht mit Ca2+ überversorgt, kommt es unter Einwirkung der Auxine zu einer Zunahme der


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Ca-Bindungen in den Pektinstoffen der Zellwand, wodurch diese widerstandsfähiger gegen die Pathogenenzyme wird. Über die Involvierung von Ca2+ in die Aktivitätsentfaltung von Auxinen wird auch durch AYLING et al. (1994) berichtet. Sie stellten eine Zunahme der cytoplasmatischen Strömung in den Wurzelhaaren von Tomatenpflanzen in Abhängigkeit von IAA und Calzium fest.

Die Enzymtests zeigten, daß die gute Wirkung der Behandlungsvariante “IPyA 10-7 M” mit einer signifikant erhöhten ß-1,3-Glucanaseaktivität korrelierte.

Daß Phytohormone in der Lage sind, hydrolytische Enzyme wie z. B. ß-1,3-Glucanase direkt zu induzieren, ist bekannt (LIBBERT 1993).

Untersuchungen von TANIMOTO & MASUDA (1968) belegen die ß-1,3-Glucanase-aktivitätserhöhende Wirkung von Auxinen. Sie zeigten weiterhin, daß die exogene Applikation von ß-1,3-Glucanase wiederum zu einem erhöhten IAA-Gehalt in Weizenkoleoptilen und Erbsenepikotylen führte. Die hier offensichtlich bestehende Wechselwirkung zwischen einer Wachstumsförderung von Weizenkoleoptilen bzw. Erbsenepikotylen und der Induktion des hydrolytischen Enzyms ß-1,3-Glucanase läßt sich durch die mögliche Rolle dieser Hydrolase bei Zellstreckungsreaktionen erklären. Da es bis zur heutigen Zeit, bezüglich des Mechanismus der auxin-induzierten Zellstreckung, noch keine zweifelsfreien Erklärungen gibt, kann die Autolyse ß-1,3-glycosidisch verknüpfter, polysaccharidischer Zellwandkomponenten durch eine erhöhte ß-1,3 Glucanaseaktivität nicht ausgeschlossen werden (TANIMOTO & MASUDA 1968).

Damit wäre ein möglicher Zusammenhang zwischen Wachstumsförderung und der erhöhten Aktivität des antifungalen hydrolytischen Enzyms ß-1,3-Glucanase aufgezeigt.

In Untersuchungen von CHRIST & MÖSINGER (1989) führte eine Blattinjektion von IAA (50 ppm) bei Tomatenpflanzen zu einer lokalen Akkumulation der beiden PR-Proteine P14 und P70. Die verstärkte Expression dieser beiden Proteine korrelierte mit einer erhöhten Resistenz der Pflanzen gegenüber Phytophthora infestans. Die Injektion von Kinetin, Acetylsalicylsäure und Abscisinsäure (ABA) zeigte keine Wirkung.

In den eigenen Untersuchungen konnte eine Akkumulation der beiden PR-Proteine P14 und P70 nach der elektrophoretischen Auftrennung der Sproß- und Wurzelextrakte nicht beobachtet werden. Es wurde jedoch in den Sproßextrakten der Behandlungsvariante “IPyA 10-7 M” ein verstärkt akkumuliertes Protein mit einer Größe von ca. 34 kDa festgestellt. Die


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Molmasse dieses Proteins korrespondiert mit bereits beschriebenen PR-Proteinen bei Tomate, welche durch eine ß-1,3-Glucanaseaktivität charakterisiert sind (JOOSTEN & De WIT 1989, FISCHER et al. 1989, ENKERLI et al. 1993).

Da im Sproß die Hauptsyntheseorte für IAA lokalisiert sind (LIBBERT 1993), würde dies auch erklären, wieso nur im Sproß und nicht im Wurzelgewebe ein Aktivitätsanstieg von

ß-1,3-Glucanase festgestellt werden konnte. Eine örtliche Trennung der enzymatischen Aktivitäten zwischen Sproß und Wurzel nach Behandlung von Weizen mit dem Triazol-Fungizid Epoxiconazol (BASF 480F) beschreiben auch SIEFERT et al. (1996).

BUCHENAUER (1971) untersuchte die Wirkung von Wuchshemmstoffen auf die Fusarium-Welke der Tomate. Er fand eine gute Wirksamkeit der Stoffe Chlorcholinchlorid (CCC) und N-Dimethyl-(ß-chloraethyl)-hydrazoniumchlorid (CMH) nach prä- und postinfektioneller Anwendung. Als mögliche Ursache für die Wirksamkeit dieser Wuchshemmstoffe sieht der Autor eine tiefgreifende Beeinflussung des pflanzlichen Stoffwechsels, der die Krankheitsbereitschaft der Pflanze verändern kann, an.

Die mit IPyA vorbehandelten Tomatensämlinge zeigten gegenüber einer Fusarinsäure-Intoxikation, mit abnehmender IPyA-Konzentration, signifikant verringerte Schadsymptome. Denkbar für einen derartigen Effekt wäre zum einen eine induzierte Detoxifikation der Fusarinsäure im pflanzlichen Gewebe. Bekannt ist eine solche Reaktion bisher nur von Fusarium-resistenten Tomatensorten (KLUEPFEL 1957). Zum anderen ist unter Berücksichtigung der Ergebnisse mit der direkten Pathogeninokulation eine Involvierung von induzierten Resistenz- bzw. Toleranzmechanismen nicht auszuschließen. Damit wäre ein Anhaltspunkt für die Unspezifität der gefundenen IPyA-Wirkung gegeben.

In den Substratversuchen konnte die resistenzinduzierende Wirkung von IPyA nicht reproduziert werden. Die Anwendungskonzentration 10-4 M, die in der axenischen Nährlösungskultur äußerst phytotoxisch wirkte, zeigte in natürlichem Boden keine vergleichbare Wirkung auf das Pflanzenwachstum. Erst eine Konzentration von 10-3 M ließ in Form von Wuchsinhibierungen eine Wirksamkeit erkennen. Für die fehlende Wirkung der geringer konzentrierten Varianten können wahrscheinlich auch hier die besonders für phytohormonale Verbindungen bekannten Verlustfaktoren wie Oxidation, irreversible


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Adsorption, enzymatischer Abbau und chemische Veränderungen (SEMBDNER et al. 1988) als die wesentlichen angesehen werden.

Somit kann die Einwirkungsdauer der Prüfsubstanz in relevanten Konzentrationen auf die Sämlingswurzeln zu kurz gewesen sein bzw. gar nicht stattgefunden haben. In unsterilem Boden wurde bei Versuchen von FRANKENBERGER & ARSHAD (1995) exogen applizierte IAA innerhalb von 24 Stunden zu 90 % abgebaut. Für einen derartigen Effekt werden auch Bodenmikroorganismen mit verantwortlich gemacht.

Des weiteren erfolgte die Applikation der IPyA unmittelbar nach dem Pikieren der Sämlinge, in einer Phase, in der die Pflanzenwurzeln sicher nicht so aktiv sind, wie bei einem ungestörten Wachstum.

VOGT (1997) und VOGT et al. (1996 ) fanden bei ihren Versuchen zur Steigerung der Wirkungssicherheit von fluoreszierenden Pseudomonaden im System Phytium/ Gurke durch die Kombination mit IPyA (10-5 M) als Substratbehandlung keine Verbesserung der Wirksamkeit. Auch die alleinige präinfektionelle Anwendung von IPyA (10-5 M) zeigte in der gleichen Wirt-Pathogen-Kombination keine Wirkung.

Über die Rolle von Cytokininen bei Pathogeneseprozessen gibt es vergleichsweise wenige Literaturangaben. SZIRAKI et al. (1980) vermuten einen Zusammenhang zwischen einer erhöhten Cytokininaktivität in Tabakpflanzen und einer verringerten Läsionsgröße nach einer TMV-Infektion. SARHAN et al. (1991) untersuchten die Rolle eines endogen induzierten erhöhten Cytokiningehaltes und exogen appliziertem Kinetin bei Weizen bezüglich der Entwicklung von Blattflecken durch eine Infektion mit Bipolaris sorokiniana. Sie zeigten, daß ein Besprühen der Blattspreiten mit Kinetin die Anzahl und die Größe von nekrotischen Flecken infolge der Pilzinfektion reduzierte. Ein erhöhter Cytokiningehalt konnte in diesen Blättern nachgewiesen werden.

Da sich im pflanzlichen Organismus die einzelnen Hormone gegenseitig beeinflussen und eine Wirkung nur schwer einem Phytohormon zuzuordnen ist, kann trotz fehlender direkter Wirkung von Kinetin eine indirekte Beteiligung von Cytokininen und anderen Phytohormonen bei den festgestellten Pathogeneseverzögerungen nicht ausgeschlossen werden.

Neben den bisher diskutierten biochemischen Reaktionen können auch morphologische Veränderungen in den Tomatensämlingen nicht ausgeschlossen werden. Auxine sind


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bekanntlich auch an der Zelldifferenzierung und der Entwicklung des Leitgefäßsystems beteiligt (LIBBERT 1993, HOBBIE & ESTELLE 1994). So ist es durchaus vorstellbar, daß es nach der Applikation von IPyA bzw. der Bacillus subtilis-Subfraktion G3 zu einer verstärkten Xylemgefäßbildung gekommen ist. Dieser Prozeß könnte zu einer Kompensation der infolge der Pathogenbesiedlung verstopften Xylemgefäße und damit zu einem besseren Wasserdurchfluß geführt haben. Ähnliche Feststellungen wurden nach der Wurzelbesiedlung von Tomatenpflanzen mit Acremonium ochraceum gemacht (GRUNEWALDT-STÖCKER 1994). Hierbei wurde beobachtet, daß in mit dem Endophyten besiedelten Sprossen eine frühzeitigere und verstärkte Bildung von sekundären Xylemgefäßen auftrat. Diese wurde mit erhöhten IAA-Gehalten im Sproß in Verbindung gebracht. Derartige morphologische auxinregulierte Veränderungen im Sproß könnten auch zu einer erhöhten mechanischen Stabilität der Tomatensämlinge geführt haben. Dies würde z. B. das verringerte Kollabieren infolge von Hypokotyleinschnürungen erklären.

Bei abschließender Betrachtung bleibt festzuhalten, daß das Nutzbakterium Bacillus subtilis in der Lage ist, biochemische Veränderungen in den von ihm besiedelten Pflanzen zu induzieren, wobei dies in anbetracht der Sensibilität der Mechanismen offensichtlich an eine unmittelbare vitale Interaktion Bakterium - Pflanzenzelle gebunden ist. Als primär wird hierbei eine Veränderung des Phytohormonhaushaltes angesehen, die wiederum als Signal für die Aktivierung pflanzeneigener Abwehrmechanismen fungieren könnte. Weiterführende Untersuchungen sollten in jedem Fall den Einfluß von Wurzelexsudaten auf die metabolische Zusammensetzung der KF beinhalten, da durch die im KF der Übergangsphase sporadisch nachgewiesene Auxinvorstufe IPyA eine Synthese weiterer phytohormonaler Verbindungen gut vorstellbar ist.

Darüber hinaus gilt es weiter an der Strukturaufklärung der physiologisch aktiven Metaboliten zu arbeiten, da nur diese Erkenntnis zu einem besseren Verständnis des genauen Wirkmechanismus dieses phytosanitär aktiven Rhizobakteriums beitragen kann.

Der Vergleich der Wirkungen der KF, der HPLC-Subfraktion G3 sowie der IAA-Vorstufe IPyA mit dem Pflanzenaktivator BION® unter axenischen Bedingungen verdeutlicht die Potenz und die Wertigkeit extrazellulärer Bacillus subtilis-Metaboliten.


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