Ko-Inokulation von Rhizobien (Ensifer meliloti) und Azospirillum : in vitro Effekte auf Luzerne (und ko-kultivierte Birken) und die mikrobiellen Gemeinschaften ihrer Rhizosphären in unterschiedlichen Böden

Neumann, Ute; Priefer, Ursula B.

doi:30918

Ko-Inokulation von Rhizobien (Ensifer meliloti) und Azospirillum : in vitro Effekte auf Luzerne (und ko-kultivierte Birken) und die mikrobiellen Gemeinschaften ihrer Rhizosphären in unterschiedlichen Böden = Co-inoculation of rhizobia (Ensifer meliloti) and Azospirillum : in vitro effects on alfalfa (and co-cultured birches) and the microbial community in their rhizospheres in different soils

Neumann, Ute (Author)

2011

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Ute Neumann

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2011

UmfangIV, 158 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2011

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Priefer, Ursula B. (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2011-04-05

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-36311
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/64288/files/3631.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Luzerne (Genormte SW) ; Azospirillum brasilense (Genormte SW) ; Rhizobium meliloti (Genormte SW) ; Boden-Pflanze-System (Genormte SW) ; Stickstofffixierung (Genormte SW) ; Rhizosphäre (Genormte SW) ; Biowissenschaften, Biologie (frei) ; Ensifer meliloti (frei) ; bakterielle Gemeinschaft (frei) ; alfalfa (frei) ; Azospirillum brasilense (frei) ; soil (frei) ; metall (frei) ; bacterial community (frei) ; rhizosphere (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 570

Kurzfassung
In der Arbeit „Ko-Inokulation von Rhizobien (Ensifer meliloti) und Azospirillum: In vitro Effekte auf Luzerne (und ko-kultivierte Birken) und die mikrobiellen Gemeinschaften ihrer Rhizosphären in unterschiedlichen Böden“ wurde untersucht, inwiefern verschiedene Inokulationen das Wachstum von Luzernepflanzen (Medicago sativa) und Birken (Betula pendula) sowie deren bakterielle Rhizosphärengemeinschaften beeinflussen. Die Inokulationen erfolgten mit dem symbiontischen Stickstofffixierer Ensifer meliloti L33, mit dem plant growth promoting rhizobacterium Azospirillum brasilense Sp7 oder mit beiden Bakterien zusammen. Die Wirkung der Inokulationen wurde vergleichend in verschiedenen Böden untersucht: Verwendet wurden ein Ackerboden und ein mit Schwermetallen belasteter Boden sowie ein Gemisch aus beiden Böden. Die Ergebnisse zeigten, dass der verwendete Boden einen enormen Einfluss auf das Wachstum von Luzernepflanzen hat, sowohl bei 6wöchiger Versuchsdauer, als auch bei 13wöchiger Versuchsdauer. Im mit Schwermetallen belasteten Boden wuchsen die Pflanzen nur sehr schlecht. Im Ackerboden zeigten sie gutes Wachstum und in der Mischung aus beiden Böden wuchsen sie interessanterweise am besten. Die getesteten Inokulationen beeinflussten nach 6 Wochen Versuchsdauer ebenfalls das Luzernewachstum, allerdings nur in geringem Ausmaß und häufig nicht statistisch signifikant. Nach 13 Wochen Versuchsdauer waren die Effekte der Inokulationen auf das Luzernewachstum noch geringer als nach 6 Wochen. Da beide Inokulanten nach 13 Wochen durchweg in weniger Ansätzen detektiert werden konnten als nach 6 Wochen, kann dieses Ergebnis auf sinkende Zellzahlen oder das komplette Verschwinden der Inokulanten im Boden zurückgeführt werden. Insgesamt zeigte die Inokulation mit A. brasilense Sp7 die besten Effekte und die Inokulation mit E. meliloti L33 die schlechtesten. Alle drei Inokulationsvarianten zeigten im Ackerboden eine deutlichere positive Wirkung als in den anderen Böden, was zeigt, dass nicht nur das Luzernewachstum, sondern auch die Wirkung einer Inokulation vom Bodentyp abhängig ist. Letzteres ist wahrscheinlich darin begründet, dass nicht jeder Inokulant in jedem Boden überlebensfähig ist. So konnte A. brasilense Sp7 im belasteten Boden in keiner Charge detektiert werden und E. meliloti L33 war im Bodengemisch nicht nachweisbar. Damit erklärt sich auch deren geringe Wirkung auf die Luzernepflanzen. Die Auswahl eines geeigneten Bodens ist für das Luzernewachstum folglich von großer Bedeutung, und Wachstumsdefizite bedingt durch einen ungeeigneten Boden lassen sich nur in geringem Umfang durch eine Inokulation mindern. Vor Bepflanzung und Inokulationen von landwirtschaftlichen Flächen ist es daher empfehlenswert zu testen, ob die zu kultivierende Pflanze mit dem Boden zurechtkommt, der gewünschte Inokulant in dem betreffenden Boden überlebensfähig ist und inwieweit er das Wachstum dieser Pflanze in dem speziellen Boden zu fördern vermag. Auf das Wachstum der Birken hatten die Inokulationen im Ackerboden weder nach 6 noch nach 13 Wochen eine nennenswerte Wirkung, weshalb auf eine entsprechende Untersuchung im belasteten Boden verzichtet wurde. Lediglich A. brasilense Sp7 verbesserte nach 13 Wochen statistisch signifikant den Größenzuwachs. Möglicherweise war die Versuchsdauer dieser Arbeit für die langsam wachsende Holzpflanze zu kurz. Eine weitere Möglichkeit ist, dass die hier verwendeten Inokulanten grundsätzlich keine Wirkung auf das Birkenwachstum haben. Aus ökologischer Sicht ist eine Inokulation landwirtschaftlicher Flächen mit den hier verwendeten Stämmen eher unbedenklich. Die Inokulationen beeinflussen die gesamte bakterielle Gemeinschaft der Böden nicht sichtbar und die aktive Gemeinschaft nur unwesentlich.

In the work „Co-inoculation of rhizobia (Ensifer meliloti) and Azospirillum: In vitro effects on alfalfa (and co-cultured birches) and the microbial communities of their rhizospheres in different soils“ it was examined, to what extent different inoculations affect the growth of alfalfa plants (Medicago sativa) and birches (Betula pendula) as well as their bacterial rhizosphere communities. The inoculations occurred with the nitrogen fixing bacterium Ensifer meliloti L33, with the plant growth promoting rhizobacterium Azospirillum brasilense Sp7 or with both bacteria. The effect of the inoculations was examined in different soils: A cropping soil and a soil contaminated with different metals as well as a mixture from both soils were used. The results showed that the used soil has an enormous effect on the growth of alfalfa plants. In the contaminated soil the plants only grew poorly. In the cropping soil they showed good growth and in the mixture of both soils they interestingly grew best of all. After six weeks, the tested inoculations also affected alfalfa growth, although only to a small extent and often not statistically significant. After 13 weeks the effects of the inoculations on alfalfa growth were even smaller than after 6 weeks. Because detection of both inoculants was less successful after 13 weeks than after 6 weeks, this result may be due to decreasing cell numbers or the complete disappearance of the inoculants. Altogether inoculation with A. brasilense Sp7 showed the best effects and inoculation with E. meliloti L33 the least ones. All three variations of inoculation showed a clearer positive effect in the cropping soil than in the other soils. This shows that not only alfalfa growth, but also the effect of an inoculation depends on soil type. The latter is probably explained in the fact that not every inoculant is able to survive in every soil. Thus A. brasilense Sp7 was not detected in any approach in the contaminated soil and E. meliloti L33 was not detected in the soil mixture. This may be an explanation for the small effects on alfalfa plants. Consequently, the choice of a suitable soil is of great importance for alfalfa growth and growth deficits caused by an inapplicable soil can be decreased only to a small extent by an inoculation. Hence, before planting and inoculation of agricultural areas it is recommendable to test whether the plant to be cultivated manages with the soil, whether the desired inoculant is able to survive in the concerning soil and to what extent it is able to promote the growth of this plant in the special soil. The growth of the birches did not change significantly because of the inoculations, neither after 6 nor after 13 weeks. Maybe test duration of this work was too short for the slowly growing wooden plant. An other possibility is that the inoculants used here have generally no effect on birch growth. From ecological view inoculation of agricultural areas with the bacteria used here seems to be rather safe. The inoculations did not influence the whole bacterial community of the rhizospheres measurable and the active community only slightly.

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