1 Einleitung

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Pflanzen werden oft von Pathogenen infiziert bzw. von Insekten befallen und die Vielfalt der Signale, die durch diesem biotischen und andererseits abiotischen Stress, wie Trockenheit, hohe Salinität und Nährstoffmangel erzeugt werden, kann intensive Auswirkungen auf die Wirksamkeit ihrer Resistenzmechanismen haben. Abiotische Stressoren können die Prädisposition von Pflanzen gegenüber Krankheiten und Schädlingen erhöhen, durch systemische Veränderung der Pflanzenphysiologie mit negativen Auswirkungen auf die Resistenz (BOSTOCK et al. 2001).

Der biotische Stress bei Pflanzen kann durch chemische, physikalische oder biologische Bekämpfungsmaßnahmen gegen die Schaderreger unterdrückt werden, und durch Erhöhung der pflanzlichen Resistenz gegen die Stressfaktoren, also der grundsätzlichen Befähigung eines Organismus den Angriff eines Pathogens bis zu einem bestimmten Grad abzuwehren oder der Wirkung eines Stressors zu widerstehen (AUST et al. 1993). Eine Erhöhung der pflanzlichen Toleranz, der Fähigkeit der Pflanzen Pathogenbefall oder die Einwirkung abiotischer Stressoren unter geringerer Einbuße an Lebensfähigkeit und Produktivität zu überstehen, besser als eine sensible Pflanze bei gleicher Belastungsintensität (AUST et al. 1993), ist gegen biotischen Stress unvorteilhaft, da sich die organismischen Schaderreger weiter vermehren können. Dem abiotischen Stress, der durch Trockenheit, Versalzung, extreme Witterung und andere chemische oder physikalische Stressoren verursacht wird, kann dagegen praktisch alleinig nur durch Erhöhung der Resistenz oder der Toleranz gegen die Stressfaktoren entgegengewirkt werden. Allerdings sind gezielte Maßnahmen gegen abiotischen Stress bzw. Schadfaktoren, im Vergleich zum Pflanzenschutz vor biotischem Stress, weit weniger erforscht und entwickelt.

Zu den wichtigsten abiotischen Schadfaktoren gehört die Versalzung, die Anreicherung von wasserlöslichen Salzen in Böden oder Bodenhorizonten (SCHACHTSCHABEL et al. 1998). Salzprobleme treten hauptsächlich in semiariden und ariden Regionen auf, mit jährlichen Niederschlagsmengen unter 500 mm und hohen Evaporationsraten, wo die Salze mit dem kapillaren Wasseraufstieg in die oberen Bodenschichten transportiert und dort abgelagert werden. Diese Gebiete nehmen 55 % der festen Erdoberfläche ein (HAJ-BAKRI 1996). Die Versalzung oder Salinität zählt zu den ältesten Problemen der „Bodenverschmutzung“ und obwohl die zugrundeliegenden Probleme und ihr Management bekannt sind, unterliegt etwa ein Drittel des weltweit bewässerten Landes durch Salinität der Degradation (ROWELL 1997). In Gebieten der alten Welt, wie Mesopotamien, ist der Salzgehalt stellenweise metertief auf mehrere Gewichtsprozente des trockenen Bodens angestiegen aufgrund der Jahrtausende währenden Kultivierung dieser Flächen. Solche Böden sind teilweise zu sekundären Salzwüsten degeneriert und können nicht mehr pflanzenbaulich genutzt werden. Auch neu erschlossene Bewässerungsgebiete sind vor Versalzung nicht geschützt, wenn Drainage aus Wassermangel oder topographischen Gegebenheiten nicht möglich ist. Oder natürliche Drainage fehlt, wie z. B. im Niltal, wo der Staudammbau das Ausbleiben der periodisch auswässernden Nilfluten verursacht. Bodenversalzungen sind dort ein akutes Problem (KREEB 1996).

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Die Züchtung von salzresistenten Sorten, die Entwicklung eines geeigneten Drainagesystems und verschiedene Kultivierungsmaßnahmen zur Erhöhung der Toleranz gegen Salinität sind die heute vorrangig beschrittenen Wege zur Minderung von Salzstress auf Kulturpflanzen.

In neuerer Zeit gewinnen zunehmendes Interesse auch Möglichkeiten einer biologischen Stresstoleranzerhöhung durch den Einsatz von nützlichen Mikroorganismen wie Bacillus subtilis. So belegen Untersuchungen von ZIMMER et al. (1999) und BOCHOW et al. (2001a) eine Wachstumsförderung der mit diesem Rhizobakterien-Typ behandelten Pflanzen und eine offenbare Induktion von Resistenz und/oder Toleranz gegenüber Salzstress.

B. subtilis ist ein PGPR (plant growth-promoting rhizobacteria) das seit einigen Jahren in unterschiedlichen Präparaten erfolgreich angewendet wird (KLOEPPER 2004) und bemerkenswerte Wirkungen bei der Reduzierung bodenbürtiger pilzlicher Pflanzenpathogene, wie z. B. Fusarium spp., Pythium spp., Rhizoctonia solani und Bakterien wie Streptomyces scabies und Erwinia carotovora zeigte. Diese, biotischen Stress unterdrückende Wirkungen von B. subtilis konnten in vielen Kulturen nachgewiesen werden, wie Kartoffel und Gemüsearten, Getreide und Zierpflanzen. Dabei wurde nach Applikation und Wurzelkolonisation auch eine erhöhte Krankheitsresistenz nachgewiesen, die vielfach mit der Reduzierung des Pathogenbefalls verbunden ist. In einer Reihe von Versuchsanstellungen mit Pflanzen und Pathogenen, ließ sich auch eine erhöhte Toleranz beobachten, mit Ausgleichung von Verlusten bzw. Schadstressminderungen ohne merkliche Reduzierung des Pathogens. In allen Fällen führte dabei die Applikation des Rhizobakteriums zur Stimulierung des pflanzlichen Wachstums und zu höheren Erträgen (BOCHOW 1995), als offensichtlichen Ausdruck gestiegener Fitness der Pflanzen.

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Mit der vorliegenden Arbeit soll Einblick in die Wirkungsweise der neuerlich festgestellten Salztoleranzerhöhung bei Pflanzen durch Anwendung von B. subtilis gewonnen werden. Stoffwechselprodukte des Bakteriums aus den Kulturfiltraten mit besonderem Augenmerk auf pflanzenwachstumsfördernde Substanzen (Phytohormon Auxin und Präkursoren), werden in ihrer Wirkung auf salzgestresste Tomatenpflanzen als Testobjekt untersucht.


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15.12.2005