Wechselbeziehungen von Plant Growth Promoting Rhizobacteria und Protisten der Rhizosphäre und ihr Einfluss auf die Effizienz der inokulierten Bakterien

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Alexandre Jousset

Die Biokontrolbakterien Pseudomonas fluorescens sind verbreitete Wurzelnbesiedler, die durch die Produktion von Antibiotika die Eigenschaft besitzen, Pflanzenpathogenen zu hemmen. Dementsprechend stellen sie einen potentiellen Ersatz zu konventionellen Agrochemikalien dar. Die Anwendung dieser Bakterien würde einen Riesenschritt in Richtung einer nachhaltigen Landwirtschaft darstellen. Leider ist der Erfolg solcher Verfahren noch begrenzt, da wenig über ihre Ökologie bekannt ist. Es fehlt überhaupt an Kenntnissen über die Interaktionen mit anderen Bodenorganismen, gegenüber denen die inokulierten Bakterien sich durchsetzen müssen.In dieser Arbeit wird die Interaktion zwischen P. fluorescens CHA0 und der einheimischen Bodenflora und Fauna untersucht. Diese Wechselbeziehung stellt einen wichtigen Faktor dar, der das Überleben von angeführten Bakterien extrem beeinflussen kann. Eine der Mechanismen, durch die P. fluorescens CHA0 sich verteidigt ist die Bildung von so genannten Sekundärmetaboliten. Diese Toxinbildung ist ein sehr wirksamer Abwehrmechanismus, um sich gegen Feinde zu verteidigen. Wir untersuchen wie diese Toxinproduktion das Fitness von CHA0 prägt, und gegen welche Organismen diese Gifte gezielt sind.Aus den ersten Versuchen wurde festgestellt, dass die Gifte hauptsächlich gegen Prädatoren gezielt sind, und nur eine mäßige Wirkung gegen andere Bodenbakterien hat. Aber die Toxinbildung ist stetig unter Druck, da manche Bakterien ihre Produktion einstellen, und profitieren von dem Schutz, das die benachbarten Zellen gewährleisten. Langfristig könnte es mit einer Störung der Effizienz der Bakterienpopulation enden...Zum Glück können die Prädatoren ihre Beute wählen, um giftige Organismen zu vermeiden. Dadurch entsteht ein Selektionsdruck gegen nicht giftigen Bakterien. Dementsprechend sind diese Betrügerbakterien nur bei geringeren Dichten überlebensfähig, und bleiben selten vertreten.Sekondärstoffebildung kostet den Bakterien viele Energie, und wahrscheinlich können sie ihre Produktion an den herrschenden Bedingungen. Wir haben geprüft, dass sie tatsächlich Feinde spüren können, und ihr Genexpressionspattern entsprechend verändern. Dazu haben wir Reporter strains angesetzt, bei denen die Expression eines fluroeszenten Proteins (GFP) mit der von Antibiotika gekoppelt ist. Je aktiver die Bakterien sind, desto mehr sie fluoreszieren. Dies erlaubt, die Evolution der Aktivität der Bakterien durch Messung ihrer Fluoreszenz zu verfolgen.Wir konnten feststellen, dass wenn die Wirtpflanze (in unserem Fall Gerste) von Pathogenen angegriffen wird, kann sie das Metabolismus von P. fluorescens manipulieren, damit diese mehr Antibiotika bilden, die die Pathogenen hemmen werden. Dadurch bekommen die Bakterien aber keinen Wachstumsvorteil, was für eine gezielte Kommunikation mit langfristigen Vorteilen für die Wirtpflanze und das Bakterium spricht. Wir isolieren gerade potentielle Pflanzenmetaboliten, die in diese Kommunikation involviert sind.Gleichzeitig untersuchen wir, ob die Prädatoren selbst Mechanismen entwickelt haben, um die Giftproduktion bei den Beutebakterien runterzuregulieren. Überstand von Amöbenkulturen hemmt sehr stark die Giftigkeit der Bakterien, und wir versuchen, die verantwortlichen Komponenten zu Identifizieren, die eine antibakterielle Wirkung haben.Die Ergebnisse werden später selbstverständlich angewendet um die Welt zu retten, die Sünder zu erlassen und die Rückkehr der Heiligen Amöba zu ermöglichen

Förderzeitraum:
01.08.2006 - 31.07.2009

Institut:
Technische Universität Darmstadt
Fachbereich Biologie (10)
Institut für Zoologie

Betreuer:
Prof. Dr. Stefan Scheu

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Wechselbeziehungen von Plant Growth Promoting Rhizobacteria und Protisten der Rhizosphäre
Wechselbeziehungen von Plant Growth Promoting Rhizobacteria und Protisten der Rhizosphäre