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

zur Erlangung des akademischen Grades Doctor rerum horticulturarum (Dr. rer. hort.)

eingereicht an der Landwirtschaftlich-Gärtnerischen Fakultät der Humboldt-Universität zu Berlin

von Dipl. Gartenbauingenieur Stefan Dolej ,
geboren am 25.06.1967 in Schmölln

Präsident der Humboldt-Universität zu Berlin Prof. Dr. Dr. h. c. H. Meyer

Dekan der Landwirtschaftlich-Gärtnerischen Fakultät Prof. Dr. Dr. h. c. E. Lindemann

Gutachter:
Prof. Dr. habil. Dr. h. c. H. Bochow
Prof. Dr. H. Buchenauer

Tag der mündlichen Prüfung: 05.06.1998

Kurzfassung

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

144 Seiten, 53 Abbildungen, 23 Tabellen, 9 Anlagen

Humboldt-Universität zu Berlin, Landw.-Gärtn. Fakultät, Dissertation

Zur Aufklärung der Wirkmechanismen von Bacillus subtilis wurden standardisiert hergestellte Kulturfiltrate (KF) zweier phytosanitär effektiver Stämme (FZB C und G) hinsichtlich ihrer pflanzenwachstumsfördernden und die Pathogenese von F. oxysporum beeinflussenden Wirkung untersucht. Die KF wurden zu 3 verschiedenen Zeitpunkten des Fermentationsprozesses (logarithmische Phase, Übergangsphase und stationäre Phase) gewonnen und 8 d alten Tomatensämlingen über die Nährlösung in den Endkonzentrationen 0,1 und 1 % für die Dauer von 10 d zugesetzt. Zur Untersuchung der wuchsstimulierenden Wirkung wurden die Parameter Sproß- und Wurzellänge sowie Sproß- und Wurzeltrockenmasse bestimmt. Hierbei konnte festgestellt werden, daß die KF der logarithmischen Phase und der Übergangsphase beider Stämme bei einer Anwendungskonzentration von 0,1 % zu einer Förderung des Wurzelwachstums führten. Die Behandlung mit 1%igen KF hingegen zeigte abhängig von der jeweiligen Fermentationsphase eine nur geringe Wirksamkeit bis hin zu phytotoxischen Erscheinungen. Zur Prüfung der pathogenesebeinflussenden Wirkung wurden die für 10 d mit den KF vorbehandelten Tomatensämlinge mit einer Mikrokonidiensuspension von F. oxysporum inokuliert. Nach einer 5-, 7-, und 10-tägigen Pathogeneinwirkung wurde der Anteil kollabierter Sämlinge sowie die Erregerausbreitung im Leitgefäßsystem erfaßt. Die Vorbehandlung mit KF der Übergangsphase führte bei 0,1%iger Anwendung nach 7 d zu einer fast 50%igen Reduzierung des Anteils kollabierter Tomatensämlinge sowie einer deutlich verringerten Pathogenausbreitung.

Eine direkte antifungale Wirkung der KF der Übergangsphase gegenüber dem Testpathogen konnte bei 0,1%iger Anwendung nicht festgestellt werden. Die mit dem KF der Übergangsphase behandelten Tomatensämlinge zeigten gegenüber der Kontrolle einen erhöhten IAA-Gehalt sowie eine erhöhte ß-1,3-Glucanaseaktivität.

Zur genaueren Identifizierung der aktiven Komponenten wurden die KF der Übergangsphase mittels präparativer HPLC fraktioniert (Fraktionen G1-G6) und analog geprüft. Die Fraktionen G3, G5 und G6 führten zu vergleichbaren Wachstumsförderungen wie die komplexen KF der logarithmischen Phase und der Übergangsphase. Die Fraktion G3 bewirkte im Testpathosystem nach 7 d ein um 60 % verringertes Kollabieren der Sämlinge, hatte jedoch keine direkte antifungale Wirkung. Die mit dieser Fraktion behandelten Tomatensämlinge zeigten eine Zunahme des IAA-Gehaltes sowie einen signifikanten Anstieg der ß-1,3-Glucanaseaktivität.

Zusätzlich erfolgte die analoge Prüfung diverser Phytohormonstandards. Hierbei zeigte sich, daß die exogene Applikation von IAA, IBA und Kinetin nur eine geringe wuchsstimulierende Wirkung auf die Tomatensämlinge ausübte. Die Pathogenese blieb ebenfalls unbeeinflußt. Nur die Anwendung der IAA-Vorstufe IPyA, die auch im B. subtilis-KF sporadisch detektiert wurde, führte in der Konzentration 10-7 M zu einer signifikanten Reduzierung des Anteils kollabierter Sämlinge. Diese Pflanzen waren durch einen signifikant erhöhten IAA-Gehalt und eine signifikant erhöhte ß-1,3-Glucanaseaktivität gekennzeichnet.

Die Ergebnisse werden hinsichtlich möglicher Mechanismen für die pflanzenwachstums- und gesundheitsfördernde Wirkung des Rhizobakteriums B. subtilis diskutiert.

Abstract

Dolej, Stefan: Effects of metabolites from the rhizobacterium Bacillus subtilis (Ehrenberg) Cohn in the pathosystem tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) - Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici Jarvis & Shoemaker

144 pages, 53 figures, 23 tables, 9 appendix

Humboldt-Universität zu Berlin, Landw.-Gärtn. Fakultät, Dissertation

Studies were made to clear up the mode of actions of Bacillus subtilis. Standardized sterile culture filtrates (CFs) were produced from two phytosanitary active isolates of the rhizobacterium (FZB C and G). Samples of the CFs from both strains were isolated from three different phases of the bacterial fermentation process (logarithmic-, transition- and stationary phase) and added to the nutrient solution in which 8 d old tomato seedlings were present, at a dilution of 0,1 and 1 % (final conc. of the solution) for 10 d. After this pretreatment the growth parameters shoot- and root length and shoot- and root dry matter were determined. The results of these experiments have shown that 0,1 % concentrated CFs from the logarithmic- and transition phases of both strains promote the root growth of tomato seedlings after 10 d cultivation. At a higher concentration of 1 % of the CFs, especially the stationary fermentation phase, inhibition of the root growth was observed. To test the phytosanitary effect of the pretreatment of tomato seedlings with the CFs, seedlings were inoculated with a microconidia suspension of F. oxysporum. The number of collapsed seedlings were counted after 5, 7 and 10 d. The invasion of the pathogen in the xylem vessels was also determined. Precultivation of the seedlings with the CFs from the transition phase reduced the number of plants killed by the pathogen to about 50 % and reduced the pathogen invasion. Plants showed an increased level of the phytohormone IAA and an increased activity by ß-1,3-glucanase. Concentration 0,1 % of the CFs from the transition phase had no direct antifungal effects on the pathogen development.

CFs from the transition phase were fractionated by high-performance liquid chromatography (fractions G1-G6) and tested in the same pathosystem. The fractions G3, G5 and G6 improved the root growth of the tomato seedlings, as compared with the influence of the logarithmic- and the transition phase. The G3-fraction stimulated not only the root growth but also induced an increased resistance towards the test pathogen by 60 % after 7 d. This fraction had no direct antibiotic effects towards fungal development. Seedlings showed an increased level of the phytohormone IAA and significant increased activity of ß-1,3-glucanase.

Classical phytohormones such as IAA, IBA and Kinetin were analogue proved. The exogen application of these substances had no significant effect on the plant growth and pathogenesis. Only the IAA-precursor IPyA, which was detected sporadical in the B. subtilis-CF, reduced significantly the pathogenesis of the tomato seedlings at concentration of 10-7 M. Test plants showed significant increased IAA-level and significant increased activity of ß-1,3-glucanase.

The results would be discussed towards the possible mechanisms for plant growth and health promoting effect of rhizobacterium B. subtilis.


Seiten: [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [I] [II] [III] [IV] [V] [VI] [VII] [VIII] [IX]

Inhaltsverzeichnis

TitelseiteWirkungen von Stoffwechselprodukten des Rhizobakteriums Bacillus subtilis (Ehrenberg) Cohn im Pathosystem Tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) - Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici Jarvis & Shoemaker.
Abkürzungsverzeichnis verwendete Abkürzungen:
1 Einführung
2 Material und Methoden
2.1.Charakterisierung der Versuchsorganismen
2.1.1.Bacillus subtilis (Ehrenberg) Cohn
2.1.1.1.Entwicklungsphysiologie der B. subtilis-Stämme FZB C und G
2.1.2.Tomate (Lycopersicon esculentum Mill. cv. Harzglut F1)
2.1.3.Fusarium oxysporum Schlecht. f.sp. radicis-lycopersici Jarvis & Shoemaker - der Erreger der Fusarium- Stengel- und Wurzelfäule der Tomate
2.2.Pflanzenanzucht
2.3.Pathogenanzucht
2.3.1.Pathogenitätsprüfung und -erhaltung
2.4.Herstellung der Kulturfiltrate (KF) von Bacillus subtilis
2.4.2.Biochemische Analyse und Fraktionierung der bakteriellen Kulturfiltrate
2.4.2.2.Präparative HPLC-Trennung der Essigsäureethylester-Fraktion - (Subfraktionierung / Sub-Subfraktionierung) -
2.5.Phytohormone
2.6.Pflanzenaktivator BION®
2.7.Axenische Nährlösungskultur
2.7.1.Nährlösungszusammensetzung
2.7.2.Pathogeninokulation
2.8.Gewächshauskultur
2.8.1.Substrat und Kultur
2.8.2.Pathogeninokulation
2.9.Ermittlung des Pflanzenwachstums
2.10.Ermittlung des Pathogenbefalles
2.11.Fusarinsäure-Anwendung
2.12.Bestimmung des Indol-3-ylessigsäure (IAA)-Gehaltes
2.12.1.Probenaufbereitung und Extraktion
2.12.2.IAA - ELISA
2.13.Bestimmung von Enzymaktivität
2.13.1.Probennahme
2.13.2.Probenaufbereitung und Extraktion
2.13.3.Proteinbestimmung
2.13.4.Bestimmung der ß-1,3-Glucanase
2.13.5.Bestimmung der Chitinase
2.13.6.Bestimmung der Peroxidase
2.14.Polyacrylamid-Gelelektrophorese (PAGE)
2.14.1.Probenaufbereitung und Extraktion
2.14.2.Gelherstellung
2.14.3.Elektrophoretische Trennung
2.14.4.Gelfärbung und Konservierung
2.15.Bestimmung der direkten Wirkung der Testsubstanzen auf das Pathogen in vitro
2.15.1.KDA-Platten-Test
2.15.2.CD-Submerskultur-Test
2.15.3.Bestimmung des Fusarinsäure-Gehaltes
2.16.Statistische Auswertung
3 Ergebnisse
3.1.Axenische Tomatensämlingskultur
3.1.1.Wirkung der bakteriellen Kulturfiltrate (KF)
3.1.1.1.Pflanzenwachstum und Entwicklung
3.1.1.2.Pathogenese
3.1.2.Wirkung der bakteriellen antibiotikafreien Kulturfiltrate
3.1.2.1.Pflanzenwachstum und Entwicklung
3.1.2.2.Pathogenese
3.1.3.Wirkung der Essigsäureethylester-Fraktion des KF und deren HPLC-Subfraktionen
3.1.3.1.Pflanzenwachstum und Entwicklung
3.1.3.2.Pathogenese
3.1.4.Wirkung der HPLC-Sub-Subfraktionen
3.1.4.1.Pflanzenwachstum und Entwicklung
3.1.4.2.Pathogenese
3.1.5.Wirkung der Phytohormone und der IAA-Vorstufe IPyA
3.1.5.1.Pflanzenwachstum und Entwicklung
3.1.5.2.Pathogenese
3.1.6.Wirkung des Pflanzenaktivators BION®
3.2.Gewächshauskultur
3.2.1.Wirkung der bakteriellen KF
3.2.1.1.Wachstum und Entwicklung
3.2.1.2.Pathogenese
3.2.2.Wirkung der IAA-Vorstufe IPyA
3.2.2.1.Wachstum und Entwicklung
3.2.2.2.Pathogenese
3.3.IAA-Gehalt der Tomatensämlinge
3.4.Enzymatische Aktivität
3.4.1.Sproß
3.4.1.1.ß-1,3-Glucanase
3.4.1.2.Chitinase und Peroxidase
3.4.2.Wurzel
3.4.2.1.ß-1,3-Glucanase
3.4.2.2.Chitinase und Peroxidase
3.5.Vergleich der Proteinmuster
3.5.1.SDS-Elektrophorese
3.5.1.1.Proteinmuster des Sprosses
3.5.1.2.Proteinmuster der Wurzel
3.5.2.2D - Elektrophorese
3.6.Direkte Wirkung der Testsubstanzen auf das Pathogen in vitro
3.6.1.KDA-Platten-Test
3.6.1.1.bakterielle KF
3.6.1.2.antibiotikafreie bakterielle KF
3.6.1.3.Essigsäureethylester-Fraktion des KF und deren HPLC-Subfraktionen
3.6.1.4.Phytohormone
3.7.CD-Submerskultur-Test
3.7.1.bakterielle KF
3.7.1.2.Wirkung der bakteriellen KF auf die Fusarinsäure-Produktion des Pathogens
4 Diskussion
4.1.Wirkung der Bacillus subtilis-Stoffwechselprodukte
4.2.Wirkung von Phytohormonen und der IAA-Vorstufe IPyA, als spezieller Metabolit von B. subtilis
5 Zusammenfassung
6 Literaturverzeichnis
Danksagung
Anhang A Anhang
Lebenslauf

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: pH-Wert, osmot. Druck sowie Stoffumsatz bzw. Metabolitengehalt ausgewählter Substanzen der Kulturfiltrate der beiden Bacillus subtilis-Stämme FZB C und G nach 8 h Kulturdauer = logarithmische Wachstumsphase, 14 h Kulturdauer = Übergangsphase und 72 h Kulturdauer = Ende der stationären Phase im Landy-Medium (nach BECKMANN 1995 und FZB Biotechnik GmbH 1995).
Tabelle 2: Wirkung der Kulturfiltrate der beiden B. subtilis-Stämme FZB C und G und des Landy-Mediums (LM) auf das Wachstum von Tomatensämlingen bei 0,1%iger Anwendung nach 10 Tagen (n = 5, *n = 10, p le 0,05).
Tabelle 3: Wirkung der Kulturfiltrate der beiden B. subtilis-Stämme FZB C und G und des Landy-Mediums (LM) auf das Wachstum von Tomatensämlingen bei 1%iger Anwendung nach 10 Tagen, (n = 5, *n = 10, Werte mit verschiedenen Buchstaben in den Zeilen unterscheiden sich signifikant mit p le 0,05).
Tabelle 4: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit KF der logarithmischen-, Übergangs- und stationären Phase des B. subtilis-Stammes FZB C und des Landy-Mediums (LM) bei 0,1%iger Anwendung auf den Anteil kollabierter Tomatensämlinge nach 5-, 7- und 10-tägiger Pathogeninokulation (n = 15, *signifikant zur Kontrolle nach chi2-Test mit p le 0,05).
Tabelle 5: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit KF der logarithmischen-, Übergangs- und stationären Phase des B. subtilis-Stammes FZB C und des Landy-Mediums (LM) bei 1%iger Anwendung auf den Anteil kollabierter Tomatensämlinge nach 5-, 7- und 10-tägiger Pathogeninokulation (n = 15, p le 0,05).
Tabelle 6: Wirkung der KF der beiden B. subtilis-Stämme FZB C und G nach Ausfällung der Lipopeptidantibiotika und dem der gleichen Ausfällungsprozedur unterzogenen Landy-Medium (LM) auf das Wachstum von Tomatensämlingen bei 0,1%iger Anwendung nach 10 Tagen (n=5, *n=10, Werte mit verschiedenen Buchstaben in den Zeilen unterscheiden sich signifikant mit p le 0,05).
Tabelle 7: Wirkung der KF der beiden B. subtilis-Stämme FZB C und G nach Ausfällung der Lipopeptidantibiotika auf das Wachstum von Tomatensämlingen bei 1%iger Anwendung nach 10 Tagen (n=5, *n=10, Werte mit verschiedenen Buchstaben in den Zeilen unterscheiden sich signifikant mit p le 0,05).
Tabelle 8: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit den antibiotikafreien KF der logarithmischen-, Übergangs- und stationären Phase des B. subtilis-Stammes FZB C und dem der gleichen Ausfällungsprozedur unterzogenen Landy-Medium (LM) bei 0,1%iger Anwendung auf den Anteil kollabierter Tomatensämlinge nach 5-, 7- und 10-tägiger Pathogeninokulation (n = 15, p le 0,05).
Tabelle 9: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit den antibiotikafreien KF der logarithmischen-, Übergangs- und stationären Phase des B. subtilis-Stammes FZB C und dem der gleichen Ausfällungsprozedur unterzogenen Landy-Medium (LM) bei 1%iger Anwendung auf den Anteil kollabierter Tomatensämlinge nach 5-, 7- und 10-tägiger Pathogeninokulation (n = 15, p le 0,05).
Tabelle 10: Wirkung der Essigsäureethylester-Fraktion G und deren HPLC-Subfraktionen G1- G6 auf das Wachstum von Tomatensämlingen bei 20%iger Anwendungskonzentration nach einer Kultivierungsdauer von 10 Tagen (n=5, *n=10, Werte mit verschiedenen Buchstaben in den Zeilen unterscheiden sich signifikant mit p le 0,05).
Tabelle 11: Wirkung der HPLC-Subfraktionen G3 und G6 auf das Wachstum von Tomatensämlingen bei einer 20- und 40%igen Anwendungskonzentration nach einer Kultivierungsdauer von 10 Tagen (n=5, *n=10, Werte mit verschiedenen Buchstaben unterscheiden sich signifikant mit p le 0,05).
Tabelle 12: Wirkung der HPLC-Sub-Subfraktionen von G3 und G5+6 auf das Wachstum von Tomatensämlingen bei einer 20%igen Anwendungskonzentration nach 10-tägiger Kultivierungsdauer (n = 5, *n = 10, p le 0,05).
Tabelle 13: Wirkung des Phytohormons IAA und dessen Vorstufe IPyA auf das Wachstum und die Entwicklung von Tomatensämlingen bei verschiedenen molaren Anwendungs-konzentrationen nach einer Kultivierungsdauer von 10 Tagen (n = 5, *n = 10, Werte mit verschiedenen Buchstaben in den Zeilen unterscheiden sich signifikant mit p le 0,05).
Tabelle 14: Wirkung des synthetischen Auxins IBA und des Cytokinins Kinetin auf das Wachstum von Tomatensämlingen bei verschiedenen molaren Anwendungskonzentrationen nach einer Kultivierungsdauer von 10 Tagen (n = 5, *n = 10, Werte mit verschiedenen Buchstaben in den Zeilen unterscheiden sich signifikant mit p le 0,05).
Tabelle 15: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit dem Phytohormon Indol-3-ylessigsäure (IAA) in verschiedenen molaren Konzentrationen auf den Anteil kollabierter Tomatensämlinge nach 5-, 7- und 10-tägiger Pathogeninokulation (n = 15, p le 0,05).
Tabelle 16: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit dem synthetischen Auxin Indol-3-ylbuttersäure (IBA) in verschiedenen molaren Konzentrationen auf den Anteil kollabierter Tomatensämlinge nach 5-, 7- und 10-tägiger Pathogeninokulation (n = 15, p le 0,05).
Tabelle 17: Wirkung der KF der beiden B. subtilis-Stämme FZB C und G und des Landy-Mediums (LM) auf das Wachstum von Tomatensämlingen bei 0,1%iger Anwendung nach 10 Tagen in Substratkultur unter Gewächshausbedingungen (n = 5, *n = 8, p le 0,05).
Tabelle 18: Wirkung der KF der beiden B. subtilis-Stämme FZB C und G und des Landy-Mediums (LM) auf das Wachstum von Tomatensämlingen bei 1%iger Anwendung nach 10 Tagen in Substratkultur unter Gewächshausbedingungen (n = 5, *n = 8, p le 0,05).
Tabelle 19: Wirkung der IAA-Vorstufe IPyA in verschiedenen molaren Konzentrationen auf das Wachstum von Tomatensämlingen nach 10 Tagen in Substratkultur unter Gewächshausbedingungen (n = 5, *n = 8, Werte mit verschiedenen Buchstaben in den Zeilen unterscheiden sich signifikant mit p le 0,05).
Tabelle 20: Aktivität der beiden Enzyme Chitinase und Peroxidase nach 10-tägiger Vorkultur (1. Termin) mit den KF des B. subtilis-Stammes FZB G, der HPLC-Subfraktion G3 und der IAA-Vorstufe IPyA und nach 5-tägiger Pathogeninokulation (2. Termin), Kontr.(-) - nicht inokulierte Kontrolle, (+) - inokulierte Kontrolle (n = 4, Werte mit verschiedenen Buchstaben in den Zeilen unterscheiden sich signifikant mit p le 0,05).
Tabelle 21: Aktivität der beiden Enzyme Chitinase und Peroxidase nach 10-tägiger Vorkultur (1. Termin) mit den KF des B. subtilis-Stammes FZB G, der HPLC-Subfraktion G3 und der IAA-Vorstufe IPyA, Kontr.(-) - nicht inokulierte Kontrolle (n = 4, p le 0,05).
Tabelle 22: Wirkung der Indolderivate IAA und IPyA in verschiedenen molaren Konzentrationen auf das Myzelwachstum von Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici nach 5-tägiger KDA-Kultur (n = 4, p le 0,05).
Tabelle 23: Antifungale Wirkung der 0,1%igen KF des B. subtilis-Stammes FZB G sowie des 0,1%igen Landy-Mediums auf das Myzelwachstum und die Mikrokonidienproduktion von Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici nach 8-tägiger CD-Submerskultur (n = 4, p le 0,05).

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Wachstumskurve und Zeitpunkte der Gewinnung der Kulturfiltrate (KF) der
Abbildung 2: Trennungsgang zur Fraktionierung der Bacillus subtilis-Kulturfiltrate nach FISCHER (1994) - *geprüfte Fraktionen.
Abbildung 3: Chemische Struktur der Indol-3-ylessigsäure (IAA).
Abbildung 4: Chemische Struktur der Indol-3-ylpyruvatsäure (IPyA).
Abbildung 5: Mikrobielle und pflanzliche Bildung von IAA aus der Aminosäure Tryptophan über den IPyA-Weg, nach PATTEN und GLICK (1996).
Abbildung 6: Chemische Struktur der Indol-3-ylbuttersäure (IBA).
Abbildung 7: Chemische Struktur des Kinetin.
Abbildung 8: Zeitpunkte der Probennahme für die Bestimmung der enzymatischen Aktivitäten der Tomatensämlinge.
Abbildung 9: Wurzellängenwachstum der Tomatensämlinge nach 10-tägiger Behandlung mit KF der beiden Bacillus subtilis-Stämme FZB C und G und des Landy-Mediums (LM) bei 0,1%iger Anwendung gegenüber der unbehandelten Kontrolle (n = 5, p le 0,05).
Abbildung 10: Wirkung der KF der logarithmischen-, Übergangs- und stationären Phase des Stammes FZB G bei 1%iger Anwendung auf das Wachstum und die Entwicklung von Tomatensämlingen nach 10-tägiger Kultivierung in mit Nährlösung gefüllten Reagenzröhrchen unter axenischen Bedingungen.
Abbildung 11: Hemmung des Wurzelwachstums der Tomatensämlinge nach 10-tägiger Behandlung mit den KF der beiden B. subtilis-Stämme FZB C und G und des Landy-Mediums (LM) in 1%iger Konzentration gegenüber der unbehandelten Kontrolle (n = 5, Werte mit verschiedenen Buchstaben unterscheiden sich signifikant mit p le 0,05, Kontr. = 116,3 cm, HSD = 25,2%)
Abbildung 12: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit KF der logarithmischen-, Übergangs- und stationären Phase des B. subtilis-Stammes FZB G und des Landy-Mediums (LM) bei 0,1%iger Anwendung auf den Anteil kollabierter Tomatensämlinge nach 5-, 7- und 10-tägiger Pathogeninokulation (n = 15, *signifikant zur Kontrolle nach chi2-Test mit p le 0,05).
Abbildung 13: Einfluß der 10-tägigen Vorbehandlung mit den 0,1%igen KF der beiden B. subtilis-Stämme FZB C und G und des Landy-Mediums (LM) auf die Ausbreitung des Pathogens im Leitgefäßsystem der Tomatensämlingssprosse, gemessen an der Reisolierungsrate aus nicht kollabierten Sämlingen nach 5-tägiger Pathogeninokulation (n = 6, p le 0,05).
Abbildung 14: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit KF der logarithmischen-, Übergangs- und stationären Phase des B. subtilis-Stammes FZB G und des Landy-Mediums (LM) bei 1%iger Anwendung auf den Anteil kollabierter Tomatensämlinge nach 5-, 7- und 10-tägiger Pathogeninokulation (n = 15, *signifikant zur Kontrolle nach chi2-Test mit p le 0,05).
Abbildung 15: Einfluß der 10-tägigen Vorbehandlung mit den 1%igen KF der beiden
Abbildung 16: Förderung des Wurzelwachstums der Tomatensämlinge gegenüber der unbehandelten Kontrolle nach 10-tägiger Behandlung mit den antibiotikafreien KF der beiden B. subtilis-Stämme FZB C und G und dem der gleichen Ausfällungsprozedur unterzogenen Landy-Medium (LM) bei 0,1%iger Anwendung (n = 5, p le 0,05, Kontr. = 123,6 cm)
Abbildung 17: Wirkung der antibiotikafreien KF der beiden B. subtilis-Stämme FZB C und G und dem der gleichen Ausfällungsprozedur unterzogenen Landy-Medium (LM) bei 1%iger Anwendung auf das Wurzelwachstum der Tomatensämlinge gegenüber der unbehandelten Kontrolle nach 10-tägiger Behandlung (n = 5, Werte mit verschiedenen Buchstaben unterscheiden sich signifikant mit p le 0,05, Kontr. = 139,7 cm, HSD = 20,5 %)
Abbildung 18: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit den antibiotikafreien KF der logarithmischen-, Übergangs- und stationären Phase des B. subtilis-Stammes FZB G und dem der gleichen Ausfällungsprozedur unterzogenen Landy-Medium (LM) bei 0,1%iger Anwendung auf den Anteil kollabierter Tomatensämlinge nach 5-, 7- und 10-tägiger Pathogeninokulation (n = 15, p le 0,05).
Abbildung 19: Einfluß der 10-tägigen Vorbehandlung mit den antibiotikafreien 0,1%igen KF der beiden B. subtilis-Stämme FZB C und G und dem der gleichen Ausfällungsprozedur unterzogenen Landy-Medium (LM) auf die Ausbreitung des Pathogens im Leitgefäßsystem der Tomatensämlingssprosse, gemessen an der Reisolierungsrate aus nicht kollabierten Sämlingen nach 5-tägiger Pathogeninokulation (n = 6, p le 0,05).
Abbildung 20: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit den antibiotikafreien KF der logarithmischen-, Übergangs- und stationären Phase des B. subtilis-Stammes FZB G und dem der gleichen Ausfällungsprozedur unterzogenen Landy-Medium (LM) bei 1%iger Anwendung auf den Anteil kollabierter Tomatensämlinge nach 5-, 7- und 10-tägiger Pathogeninokulation (n = 15, p le 0,05).
Abbildung 20: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit den antibiotikafreien KF der logarithmischen-, Übergangs- und stationären Phase des B. subtilis-Stammes FZB G und dem der gleichen Ausfällungsprozedur unterzogenen Landy-Medium (LM) bei 1%iger Anwendung auf den Anteil kollabierter Tomatensämlinge nach 5-, 7- und 10-tägiger Pathogeninokulation (n = 15, p le 0,05).
Abbildung 21: Einfluß der 10-tägigen Vorbehandlung mit den antibiotikafreien 1%igen KF der beiden B. subtilis-Stämme FZB C und G und dem der gleichen Ausfällungsprozedur unterzogenen Landy-Medium (LM) auf die Ausbreitung des Pathogens im Leitgefäßsystem der Tomatensämlingssprosse, gemessen an der Reisolierungsrate aus nicht kollabierten Sämlingen nach 5-tägiger Pathogeninokulation (n = 6, p le 0,05).
Abbildung 22: Wirkung der Essigsäureethylester-Fraktion G und deren HPLC-Subfraktionen (G1-G6) auf das Wurzellängenwachstum von Tomatensämlingen bei einer Anwendungskonzentration von 20 % nach einer Kultivierungsdauer von 10 Tagen (n = 5, Werte mit verschiedenen Buchstaben unterscheiden sich signifikant mit p le 0,05,
Abbildung 23: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit der Essigsäureethylester-Fraktion G und deren HPLC-Subfraktionen (G1-G6) bei 20%iger Anwendung auf den Anteil kollabierter Tomatensämlinge nach 5-, 7- und 10-tägiger Pathogeninokulation (n = 15, *signifikant zur Kontrolle nach chi2-Test mit p le 0,05).
Abbildung 24: Einfluß der 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit der Essigsäureethylester-Fraktion G und deren HPLC-Subfraktionen (G1-G6) auf die Ausbreitung des Pathogens im Leitgefäßsystem der Tomatensämlingssprosse, gemessen an der Reisolierungsrate nicht kollabierter Sämlinge nach 5-tägiger Pathogeninokulation (n = 5, *signifikant zur Kontrolle nach chi2-Test mit p le 0,05).
Abbildung 25: Wirkung der HPLC-Subfraktionen G3 und G6 auf das Wurzellängenwachstum von Tomatensämlingen bei einer Anwendungskonzentration von 20 und 40 % nach einer Kultivierungsdauer von 10 Tagen (n = 5, Werte mit verschiedenen Buchstaben unterscheiden sich signifikant mit p le 0,05, Kont. = 125,7 cm, HSD = 16,7 %).
Abbildung 26: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung mit den HPLC-Subfraktionen G3 und G6 in zwei verschiedenen Anwendungskonzentrationen (20 und 40 %) auf den Anteil kollabierter Tomatensämlinge, (n = 15, *signifikant zur Kontrolle nach chi2-Test mit p le 0,05).
Abbildung 27: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit der IAA-Vorstufe IPyA in verschiedenen molaren Konzentrationen auf den Anteil kollabierter Tomatensämlinge nach 5-, 7- und 10-tägiger Pathogeninokulation (n = 15, *signifikant zur Kontrolle nach chi2-Test mit p le 0,05).
Abbildung 28: Einfluß einer 10-tägigen Vorbehandlung mit der Auxinvorstufe IPyA auf die Ausbreitung des Pathogens im Leitgefäßsystem der Tomatensämlingssprosse, gemessen an der Reisolierungsrate aus nicht kollabierten Sämlingen nach 5-tägiger Pathogeninokulation (n = 6, *signifikant zur Kontrolle nach chi2-Test mit p le 0,05).
Abbildung 29: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit der Auxin-Vorstufe IPyA in verschiedenen molaren Konzentrationen auf die Schädigung infolge einer Fusarinsäure-Intoxikation (25 ppm) nach 5, 7 und 10 Tagen (n = 15, *signifikant zur Kontrolle nach chi2-Test mit p le 0,05).
Abbildung 30: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit Kinetin in verschiedenen molaren Konzentrationen auf den Anteil kollabierter Tomatensämlinge nach 5-, 7- und 10-tägiger Pathogeninokulation (n = 15, p le 0,05).
Abbildung 31: Gegenüberstellung der Wirkung des Pflanzenaktivators BION, IPyA und der HPLC-Subfraktion G3 auf den Anteil kollabierter Tomatensämlinge nach 10-tägiger Vorbehandlung in Nährlösungskultur unter axenischen Bedingungen (n = 15, *signifikant zur Kontrolle nach chi2-Test mit p le 0,05).
Abbildung 32: Gegenüberstellung der Pathogenreisolationen aus Tomatensämlingssprossen nach 10-tägiger Vorkultivierung mit dem Pflanzenaktivator BION, IPyA und der HPLC-Subfraktion G3 in Nährlösungskultur unter axenischen Bedingungen nach 5-tägiger Pathogeninokulation (n = 7, *signifikant zur Kontrolle nach chi2-Test mit p le 0,05).
Abbildung 33: Einfluß einer 10-tägigen Vorbehandlung mit den 0,1%igen KF der beiden
Abbildung 34: Einfluß der 10-tägigen Vorbehandlung mit den 1%igen KF der beiden
Abbildung 35: Einfluß der 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit der IAA-Vorstufe IPyA auf die Ausbreitung des Pathogens im Leitgefäßsystem nach 21-tägiger Pathogeninokulation in Substratkultur unter Gewächshausbedingungen (n = 8, p le 0,05).
Abbildung 36: Wirkung des Kulturfiltrates der logarithmischen, Übergangs- und stationären Phase des B. subtilis-Stammes FZB G bei 0,1%iger Anwendung und der aus dem KF der Übergangsphase dieses Stammes gewonnenen HPLC-Subfraktion G3 bei 20%iger Anwendung auf den IAA-Gehalt von Tomatensämlingssprossen nach 10-tägiger Kultivierungsdauer in Nährlösung (n = 3, p le 0,05, HSD = 464,9).
Abbildung 37: Wirkung der IAA-Vorstufe IPyA bei verschiedenen molaren Anwendungskonzentration auf den IAA-Gehalt von Tomatensämlingssprossen nach 10-tägiger Behandlung (n = 3, Werte mit verschiedenen Buchstaben unterscheiden sich signifikant mit p le 0,05, HSD = 536,4).
Abbildung 38: Wirkung einer 10-tägigen Behandlung mit den KF des B. subtilis-Stammes FZB G bei 0,1%iger Anwendung und der HPLC-Subfraktion G3 bei 20%iger Anwendung auf die ß-1,3-Glucanaseaktivität von Tomatensämlingssprossen (n = 4, Werte mit verschiedenen Buchstaben unterscheiden sich signifikant mit p le 0,05, HSD = 39,7).
Abbildung 39: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung mit den KF des B. subtilis-Stammes FZB G bei 0,1%iger Anwendung und der Fraktion G3 bei 20%iger Anwendung auf die ß-1,3-Glucanaseaktivität von Tomatensämlingssprossen nach 5-tägiger Fusarium-Inokulation (Kontr.(-) - pathogenfreie Kontrolle, Kontr.(+) - inokulierte Kontrolle, n = 4, Werte mit verschiedenen Buchstaben unterscheiden sich signifikant mit p le 0,05, HSD = 2,2).
Abbildung 40: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit der Auxin-Vorstufe IPyA in verschiedenen molaren Konzentrationen auf die ß-1,3-Glucanaseaktivität des Sprosses (n = 4, p le 0,05, HSD = 42,8).
Abbildung 41: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit der Auxin-Vorstufe IPyA in ansteigend molarer Konzentration auf die ß-1,3-Glucanaseaktivität nach 5-tägiger Fusarium-Inokulation (Kontr.(-) - pathogenfreie Kontrolle, Kontr.(+) - inokulierte Kontrolle, n = 4, p le 0,05, HSD = 2,2).
Abbildung 42: Wirkung einer 10-tägigen Vorbehandlung von Tomatensämlingen mit der Auxin-Vorstufe IPyA in verschiedenen molaren Konzentrationen auf die ß-1,3-Glucanase-Aktivität der Wurzeln (n = 4, p le 0,05).
Abbildung 43: Proteinbandenmuster von Tomatensämlingssprossen nach der Behandlung mit den KF, der HPLC-Subfraktion G3 und der IAA-Vorstufe IPyA.
Abbildung 44: Proteinbandenmuster von Tomatensämlingswurzeln nach der Behandlung mit den KF, der HPLC-Subfraktion G3 und der IAA-Vorstufe IPyA.
Abbildung 45: Gegenüberstellung der Proteinspotmuster von Tomatensämlingssprossen einer unbehandelten Kontrollvariante (links) und einer mit der IAA-Vorstufe IPyA 10-7 M behandelten Variante (rechts). Ein vermutlich verstärkt akkumuliertes Protein ist mit einem Pfeil markiert (ca. 34 kDa, IP ca. 6,3).
Abbildung 46: Antifungale Wirkung der 0,1%igen KF der beiden B. subtilis-Stämme FZB C und G sowie des 0,1%igen Landy-Mediums (LM) auf das Myzelwachstum von Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici nach 5-tägiger KDA-Kultur (n = 4, Kontr. = 5,8 cm2, p le 0,05).
Abbildung 47: Antifungale Wirkung der 1%igen KF der beiden B. subtilis-Stämme FZB C und G sowie des 1%igen Landy-Mediums (LM) auf das Myzelwachstum von Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici nach 5-tägiger KDA-Kultur (n = 4, Werte mit verschiedenen Buchstaben unterscheiden sich signifikant mit p le 0,05, Kontr. = 6,1 cm2, HSD = 20,3 %).
Abbildung 48: Antifungale Wirkung der 1%igen KF der Übergangs- und stationären Phase des B. subtilis-Stammes FZB G auf das Myzelwachstum von Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici nach 5-tägiger KDA-Kultur.
Abbildung 49: Wirkung der 1%igen KF der beiden B. subtilis-Stämme FZB C und G nach der Ausfällung der Lipopeptidantibiotika sowie des 1%igen, der gleichen Ausfällungsprozedur unterzogenen, Landy-Mediums (LM) auf das Myzelwachstum von Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici nach 5-tägiger KDA-Kultur (n = 4, p le 0,05, Kontr. = 5,4 cm2).
Abbildung 50: Wirkung der 1%igen KF des B. subtilis-Stammes FZB G sowie des 1%igen Landy-Mediums (LM) auf die Myzeltrockenmasse (TM) und die Mikrokonodienproduktion (MK) von Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici nach 8-tägiger CD-Submerskultur (n = 4, p le 0,05, TM HSD = 15,6 %, MK HSD = 25,7 %).
Abbildung 51: HPLC-Chromatogramm des Fusarinsäure-Standards.
Abbildung 52: HPLC-Chromatogramm des Extraktes der unbehandelten Kontrolle aus der Submerskultur von Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici nach 8-tägiger Kultivierung.
Abbildung 53: HPLC-Chromatogramm des Extraktes aus der Submerskultur von Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici nach 8-tägiger Kultivierung mit 1%igem B. subtilis-KF der stationären Phase.

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Mon Sep 7 17:38:48 1998