This article was downloaded by: [University of York]On: 15 October 2014, At: 05:46Publisher: Taylor & FrancisInforma Ltd Registered in England and Wales Registered Number: 1072954 Registeredoffice: Mortimer House, 37-41 Mortimer Street, London W1T 3JH, UK

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Einfluss assoziativer bakterienaus unterschiedlichen klimatenauf das wachstum von erbse beiunterschiedlichen böden undtemperaturenDilfusa Egamberdiyeva a & Gisela HÖFLICH ba Institut für Mikrobiologie , Abdulla Qadiriy str. 7 B, Taschkent,700128, Usbekistanb Institut für Primärproduktion und Mikrobielle Ökologie , Zentrumfür Agrarlandschafts- und Landnutzungsforschung, (ZALF) ,Eberswalder Str. 84, Müncheberg, 15374, DeutschlandPublished online: 08 Sep 2010.

To cite this article: Dilfusa Egamberdiyeva & Gisela HÖFLICH (2003) Einfluss assoziativerbakterien aus unterschiedlichen klimaten auf das wachstum von erbse bei unterschiedlichenböden und temperaturen, Archives of Agronomy and Soil Science, 49:2, 203-212, DOI:10.1080/0365034031000101355a

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EINFLUSS ASSOZIATIVER BAKTERIEN AUS

UNTERSCHIEDLICHEN KLIMATEN AUF DAS

WACHSTUM VON ERBSE BEI UNTERSCHIEDLICHEN

BODEN UND TEMPERATUREN

DILFUSA EGAMBERDIYEVAa,* und GISELA HOFLICHb

a*Institut fur Mikrobiologie, Abdulla Qadiriy str. 7 B, Taschkent 700128, Usbekistan; bZentrum furAgrarlandschafts- und Landnutzungsforschung, (ZALF),Institut fur Primarproduktion und

Mikrobielle Okologie, Eberswalder Str. 84, 15374Muncheberg, Deutschland

(Eingegangen 5 Januar 2003)

Wachstumsstimulierende Bakterien aus klimatisch sehr unterschiedlichen Regionen (Deutschland undUsbekistan) wurden von unterschiedlichen Kulturpflanzen jeweils aus der Rhizosphare, der Phyllosphareals auch aus dem Boden des Wurzelraumes isoliert. Der Einfluss der Herkunft der Bakterienisolate sowie vonmassgeblichen okologischen Faktoren wie Temperaturen und Bodenarten auf die pflanzen- und bakter-ienspezifischen wachstumsstimulierenden Wirkungen bei Erbse wurden im Jungpflanzenstadium unter Gefaß-und Gewachshausbedingungen analysiert. Die Untersuchungen erfolgten mit typischen relativ nahrstoff-reichen Cambisol-Boden in Deutschland (lehmiger Sand, sandiger Lehm) und nahrstoffarmen kalkreichenBoden in Usbekistan (Calcisol) bei gemaßigten bzw. hoheren Temperaturen. Phytoeffektive Bakterienisolateaus gemaßigten und warmen Klimaten stimulierten das Wachstum und die Nahrstoffaufnahme bei Erbsen.Die Bakterienisolate uberlebten nach Wurzel- und Sprossinokulation im Keimpflanzenstadium bevorzugt inder Rhizosphare und z.T. im Boden des Wurzelraumes. Wachstumsstimulierende Bakterien bildeten meist dasPhytohormon Auxin und verfugten z.T. uber Nitrogenaseaktivitat.

Stichworter: Wachstumsstimulierende Bakterien; Temperatur; Boden; Besiedlung

THE EFFECT OF ASSOCIATIVE BACTERIA FROM DIFFERENTCLIMATES ON PLANT GROWTH OF PEA IN DIFFERENT SOILS

AND TEMPERATURES

Plant growth-promoting bacteria were isolated from the rhizosphere, phyllosphere, and soil derived from theroot zone of different agricultural crops cultivated in different climatic regions, i.e., Germany and Uzbekistan.The influence of the bacterial origin in combination with important ecological growth factors such astemperature and soil type on the specific bacterial growth-stimulating effects for pea in the seedling stage wasinvestigated. The investigations were carried out in pot experiments with typical nutrient-rich Cambisol soil(loamy sand and sandy loam) at moderate temperatures in Germany, and using nutrient-poor, calcareousCalcisol soil in Uzbekistan at semi-arid temperatures. Effective bacteria from both the temperate and semi-arid climate increased growth and nutrient uptake of pea. The bacteria isolates survived after root and shootinoculation mostly in the rhizosphere and the soil of the root zone of pea. Most of plant growth promotingbacteria produced phytohormone auxin and capable of nitrogenase activity.

Keywords: Plant growth promoting bacteria; temperature; soil; colonization

*Corresponding author: Institute of Microbiology, A.Qadiriy 7 B, Tashkent 700128, Uzbekistan.E-mail: dilfuza_egamberdiyeva@yahoo.com

Archives of Agronomy and Soil Science, 2003, Vol. 49, pp. 203 – 212

ISSN 0365-0340 print; ISSN 1476-3567 online # 2003 Taylor & Francis LtdDOI: 10.1080/0365034031000101355

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1. EINLEITUNG

Assoziative Rhizospharen-, Phyllospharen- sowie Bodenbakterien konnen dasPflanzenwachstum durch die Erschließung von Nahrstoffen direkt (z.B. N2-Fixierung) sowie durch phytohormonelle Stimulierung der Wurzelentwicklungund Nahrstofferschließung aus dem Boden auch indirekt fordern. Eine Forderungdes Pflanzenwachstum ohne zusatzlichen Dungereinsatz ist beispielsweise beiLeguminosen durch eine Inokulation wachstumsstimulierender Bakterien moglich(Hoflich et al., 1994; Fulchieri und Frioni, 1994). Hierbei wird die Phytoeffekti-vitat der Bakterien nicht nur bakterien- und pflanzenspezifisch, sondern wirdauch von okologischen Bedingungen (z.B. Boden und Temperatur) differenziertbeeinflusst. In warmen Klimaten kommt der assoziativen N2-Fixierung vonBakterien (Azospirillum spp., Azotobacter spp.) eine besondere Bedeutung furWachstumsstimulierungen zu (Boddey und Dobereiner, 1995; Okon, 1991).Pseudomonas denitrificans PsD6 und Bacillus amyloliquefaciens BcA12 erhohtenauch signifikant das Wachstum von Weizen und Baumwolle bei warmenTemperaturen (Egamberdiyeva und Hoflich, 2001). In gemaßigten Klimatenwurde eine Wachstumsstimulierung auch durch phytohormonbildende Rhizo-spharen- und Phyllospharenbakterien (Pantoea spp., Pseudomonas spp., Steno-trophomonas spp., Clavibacter) ohne Nitrogenaseaktivitat erzielt (Frankenbergerund Arshad 1995; Hoflich et al., 2001). Positive Ergebnisse liegen zudem furLeguminosen (Hoflich et al., 1994, 1997) und Nichtleguminosen (Gramineaen,Kruzieferen) (Okon, 1991) vor.Demgegenuber fehlen bisher jedoch vergleichende Untersuchungen zum Einfluss

wichtiger okologischer Faktoren, wie Temperatur und Boden auf die Phytoeffekti-vitat selektierter Bakterien bei Erbse. Erbse gehort in ariden Gebieten zu denwichtigen Eiweißquellen und ist zudem als nachwachsender Rohstoff sowie in derFruchtfolge fur die Erhaltung und Stabilisierung der Bodenfurchtbarkeit vonbesonderer Bedeutung.Ziel dieser Arbeit war es, in klimatisch sehr unterschiedlichen Regionen, wie

Deutschland und Usbekistan, assoziative Bakterien zu isolieren und den Einflussder Herkunft der Bakterienisolate differenziert nach Klimaregion und Habitat(Rhizosphare, Phyllosphare, Wurzelraum) unter besonderer Berucksichtigungokologischer Faktoren, wie Temperatur und Bodenart, auf ihre spezifischenwachstumsstimulierenden Wirkungen bei Erbse im Jungpflanzenstadium zu un-tersuchen.Im einzelnen standen folgenden Fragen im Mittelpunkt:

. Hat die geographische Herkunft der Bakterienisolate (gemaßigte bzw.warme, trockene Klimate) bzw. ihr ursprungliches Habitat (Rhizosphare,Phyllosphare oder Boden) einen Einfluss auf die Phytoeffektivitat derBakterien?

. Welchen Einfluss haben Temperaturen gemaßigter im Vergleich zu warmenKlimaten auf die mikrobielle Wachstumsstimulierung?

. Zeichnen sich bodenspezifische Unterschiede bei der Effektivitatwachstumsfordernder Bakterien ab?

. Zeichnen sich beim Besiedlungsverhalten effectiver Bakterien eine Beziehung zuokologischen Faktoren ab.

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2. MATERIAL UND METHODEN

2.1. Versuchsboden und Wachstumstest

Bei den Versuchen wurden typische Boden aus Deutschland (Cambisole) undUsbekistan (relativ nahrstoffarme Calcisol) verwendet (Decker et al., 1998 in WordReference Base for Soil Resources). Fur die Gefaßversuche wurden Boden vonAckerstandorten mit lehmigem Sand (Muncheberg) bzw. sandigem Lehm (Dedelow)und von einem Calcisol (Taschkent) aus der Bodenschicht 0 – 25 cm entnommen.Angaben zu chemischen und physikalischen Merkmalen der Boden sind in Tabelle Izusammengefasst. Die Versuchsboden wurden wie folgt analysiert: Gesamtkohlenst-off (Ct) wurde elementaranalytisch, der Gesamtstickstoff (Nt) nach Kjeldahlbestimmt. Doppellaktatlosliches Phosphor wurde nach der Molybdanblau-Methode,das doppellaktatlosliches Kalium wurde flammenphotometrisch bestimmt (Egner,1932, Riehm, 1985). Das CaCl2-extraktierbare Magnesium wurde atomabsorptions-spektrophotometrisch nach Schachtschnabel und Heinemann (1974) und der pH-Wert des Bodens potentiometrisch in CaCl2- Extrakt ermittelt. Die Korn-großenzusammensetzung wurde nach Vorbehandlung mit Natriumphosphat bes-timmt.Der Einfluss der Bakterien auf das Jungpflanzenwachstum wurde in Ge-

faßversuchen (600 g Boden je Gefaß) im Gewachshaus und in Roottrainer (350 gBoden je Gefaß) in den Klimakammerversuchen mit entsprechenden Temperaturvar-ianten (168C am Tage, 128C in der Nacht; 268C am Tage, 168C in der Nacht) inDeutschland und (388C am Tage, 268C in der Nacht) in Usbekistan untersucht. DieBodenfeuchte in den Gefaßversuchen lag bei 50% WK+ 10%. Die Bakterienisolatewurden aus der Rhizosphare-bzw. Phyllosphare von Winterweizen und Erbse(Deutschland) bzw. aus dem Boden des Wurzelraumes von Baumwolle, Luzerne,Mais und Weizen (Usbekistan) gewonnen. Die Identifizierung typenspezifischerIsolate erfolgt mittels BIOLOG-System nach Behrendt et al. (1997) sowie nachBergey et al. (1984). Die Anzucht der Bakterien fur Gefaßversuche erfolgte alsFlussigkultur in Glyzerin-Pepton-Medium (Hirte, 1961). Nach einer Inkubation von3 Tagen (288C) wurde eine Bakteriensuspension (1 ml) mit einer Konzentration von106 cfu Pflanze7 1 inokuliert. Die Effektivitatsprufung inokulierter Bakterien erfolgtebei allen Versuchspflanzen anhand der Spross- und Wurzeltrockenmassen im 6-Blattstadium. Außerdem wurde die Anzahl der Knollchen an Haupt- undNebenwurzeln je Pflanze bestimmt. Von effektiven Varianten wurden Pflanzeninhalt-stoffe (N, P, K) in der Trockenmasse analysiert.

TABELLE I Chemische (mg �100 g71 Boden) und Physikalische (%) BodeneigenschaftenTABLE I Soil chemical (mg �100 g71 Soil) and physical (%) properties

Korngroße (Durchmesser in mm)

Versuchsboden Ct Nt P K Mg pH-Wert

Grobsand2-0,2

Feinsand0,2 – 0,02

Ton und Schluff5 0,02

Lehmiger Sand 700 60 6.2 7.4 3.7 6.9 7.6 79.8 12.6Sandiger Lehm 800 80 7.1 8.4 6.5 6.1 4.3 70.2 25.5Calcisol-Boden 200 6 3.0 12.0 6.0 8.5 2.2 54.5 43.3

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2.2. Mikrobiologische Analyse

Die Messung der Azetylenreduktion [nmol C2H46 h7 1] wurde im CC-halbflussi-gen Medium (Rennie, 1981) unter normalem Sauerstoffdruck nach 1 h Inkuba-tionszeit unter 10 Vol.% Azetylen am Gaschromatographen durchgefuhrt (Ruppel,1987). Der Leghamoglobingehalt (Lb-Gehalt) wurde in den Knollchen nachTauschke und Lentzsch (1997) gemessen. Auxinahnliche Wirkungen wurdenkolorimetrisch mit Salkowski-Reagenz (Sarwar et al., 1992) ermittelt. DieBestimmung der Toleranz gegenuber hohem osmotischem Druck erfolgte aufGlyzerin-Pepton-Agar (Hirte, 1961) unter Zugabe von 70 g NaCI je Liter. DieBestimmung der Pektinase- und Cellulaseaktivitat erfolgte auf Agarplatten nachJayasanka und Graham (1970) nach Inkubation von 4 Tagen bei 288C.Antagonistische Wirkungen wurden in vitro auf Glycerin-Pepton-Agar (Hirte,1969) durch Ermittlung der Hemm- und Lysiszonen gegenuber wurzelpathogenenPilzen (Fusarium culmorum) bestimmt. Das Besiedlungsverhalten effektiver Bakter-ien wurde mit Hilfe antibiotikaresistenter Mutanten nach drei- bis vierwochigerVegetation bei Erbsen in Gefaßversuchen an Wurzeln, Spross und im Boden desWurzelraumes untersucht. Die Bakterien wurden nach der Verdunnungsmethode(Hirte, 1961) auf Glyzerin-Pepton-Agarplatten mit 120 ppm Rifampicin ruckiso-liert.Die statistische Auswertung des Datenmaterials erfolgte durch einfaktorielle

Varianzananalyse mit Costat (ANOVA). Die Ermittlung von Grenzdifferenzen zurBerechnung signifikanter Unterschiede erfolgte nach dem t-Test bzw. dem NEWMAN-KEULS-Test bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5%.

3. ERGEBNISSE

Das Erbsenwachstum wurde zunachst bei gemaßigten Temperaturen getestet.Signifikante Wachstumsstimulierungen wurden insbesondere beim Spross erzielt(Tabelle II). Bei den Wurzeln waren die Wachstumsstimulierungen meist nichtsignifikant. Der Bakterienstamm Rahnella aguatilis 6, der auf lehmigem Sandbodendas Wachstum stimulierte, war auch auf sandigem Lehm effektiv (Abb. 1). Beimgleichen Stamm R. aguatilis 6 zeichneten sich zudem positive Beziehungen zwischenPflanzenwachstum, Nodulation und Leghamoglobingehalt je mg Knollchen ab (Abb.2).Isolate aus dem Wurzelraum unterschiedlicher Kulturpflanzen warmer Klimate

forderten das Pflanzenwachstum auf nahrstoffarmen Calcisol-Boden bei Tagestem-peraturen von 368C in Gefaßversuchen (Tabelle III) Die Spross- und Wurzeltrock-enmasse von Erbse wurde durch P. denitrificans (PsD6), B. amyloliquefaciens(BcA12), M. bullata (MpB46), A. tumescens (ArT16) signifikant erhoht. Isolate auswarmen Klimaten waren den Isolaten aus gemaßigten Klimaten uberlegen, die meistnur den Spross stimulierten. Auf Calcisol und lehmigem Sand stimulierten dieBakterien P. denitrificans PsD6, M. bullata MpB46 und A. tumescens ArT16 dieWurzel- und Sprosstrockenmasse von Erbse (Tabelle III). Die Isolate aus warmenKlimaten stimulierten auf lehmigem Sand bei gemaßigten Temperaturen auch die N-,P-, und K- Aufnahme bei Erbsen (Tabelle IV). Insbesondere der Stamm B.amyloliquefaciens BcA12 stimulierte zudem auch auf Calcisol-Boden bei warmen

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Temperaturen die N-, P-, und K- Aufnahme (Abb. 3). Bei warmen Temperaturenwurde auf nahrstoffarmen Calcisol-Boden die Entwicklung der Wurzel- undSprosstrockenmasse und Nahrstoffaufnahme starker stimuliert als bei gemaßigtenTemperaturen auf lehmigem Sand. Bakterienstamme, die das Spross- und/bzw.Wurzelwachstum von Erbsen bei unterschiedlichen Temperaturen fordern, bildenmeist das Phytohormon Auxin. Zum Teil verfugen sie auch uber Nitrogenaseakti-vitat (Tabelle V). Eine besondere Bedeutung kann in Usbekistan die Resistenz der

TABELLE II Einfluss von Rhizo- und Phyllospharenbakterien aus gemaßigten Klimaten auf die Spross- undWurzeltrockenmasse von Erbsen und auf die Nodulation bei gemaßigten Temperaturen (Gefaßversuch, lehmigerSand)TABLE II Influence of Rhizo- and Phyllosphere bacteria from temperate climate on shoot and root dry matterand nodulation of pea by moderate temperature (pot experiment, loamy sand)

Bakterien

Trockenmasse Nodulation

Herkunft Gattung/Art stamm Spross Wurzel Haupt wurzel Neben wurzel

Kontrolle 100 100 100 100Rhizosphare (0,1896)1 (0,2356)1 (20)2 (6)2

Erbsen Bacillus halodurans 10/2 114* 104 45* 450*W.-Weizen Bacillus subtilis 4 110 127* 125 200W.-Weizen Rahnella aguatilis 6 134* 119 145* 200Phyllosphare Bacillus sp. 37/1 118* 107 135* 517*Erbsen Microbacterium sp. 46 120* 122 145* 100Erbsen GDa=0,05 14 26 31 133

1g Trockenmasse je Pflanze2Anzahl Knollchen je Pflanze

ABBILDUNG 1 Einfluss von Rahnella aguatilis 6 auf das Spross- und Wurzelwachstum von Erbsen aufunterschiedlichen Boden (Gefaßversuch, Kontrolle=100).FIGURE 1 Influence of Rahnella aguatilis 6 on the shoot and root dry matter of pea on different soils (potexperiment, Control=100).

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ABBILDUNG 2 Stimulierung von Trockenmasse, Nodulation und Leghamoglobin (Lb)-Gehalt bei Erbsendurch Inokulation des Stammes Rahnella aguatilis (6) auf sandigem Lehm bei gemaßigten Temperaturen(Gefaßversuch, Kontrolle=100).FIGURE 2 Stimulation of dry matter, nodulation and Lb-content of pea by inoculation with strain Rahnellaaguatilis 6 on loamy sand at moderate temperature (pot experiment, control=100).

TABELLE III Einfluss selektierter Bakterien aus dem Wurzelraum unterschiedlicher Kulturpflanzen in warmenKlimaten auf die Spross- und Wurzeltrockenmasse von Erbsen bei unterschiedlichen Boden und Temperaturen(Gefaßversuch)TABLE III Influence of selected bacteria from the root zone of different agricultural crops in different soil typesand temperatures on the shoot and root dry matter of pea (pot experiment)

Calcisol (368C) Lehmiger Sand (168C)

Gattung/Art Bakterien stamm Spross Wurzel Spross Wurzel

Kontrolle 100 100 100 100(0,4313)1 (0,2993)1 (0,259)1 (0,216)1

P.denitrificans PsD6 134* 142* 127* 137*M.bullata MpB46 118* 114* 130* 119A. tumescens ArT16 127* 138* 119 118

GDa=0,05 11 14 16 25

1g Trockenmasse je Pflanze

TABELLE IV Einfluss phytoeffektiver Bakterien aus dem Wurzelraum unterschiedlicher Kulturpflanzen inwarmen Klimaten auf die Nahrstoffaufnahme von Erbsen auf lehmigem Sand bei gemaßigten Temperaturen(Gefaßversuch)TABLE IV Influence of phytoeffective bacteria from the root zone of different agricultural crops in semi aridclimate on the Nutrient uptake of pea on loamy sand at moderate temperature

N-Aufnahme P-Aufnahme K-Aufnahme

Gattung/Art Bakterien stamm Sproß Wurzel Sproß Wurzel Sproß Wurzel

Kontrolle 100 100 100 100 100 100PsD6 (0,0093)1 (0,0063)1 (0,0007)1 (0,0005)1 (0,0045)1 (0,0022)1

P.denitrificans MpB46 138* 118 145* 120 135* 122M. bullata ArT16 128* 112 131* 114 129* 121A. tumescens GDa=0,05 133* 126* 127* 122 133* 150*

16 24 16 24 16 25

1mg Nahrstoff je Pflanze

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Bakterien gegenuber vorubergehender Trockenheit im Boden haben. Die hoheOsmotoleranz der Bakterien verdeutlicht, dass die Bakterien auch bei diesenStressbedingungen im Boden uberleben konnen. Eine wichtige Voraussetzung furWachstumsstimulierung ist das Uberleben und die Vermehrung der inokuliertenBakterien im Rhizospharenraum wahrend der Vegetation. AntibiotikaresistenteMutanten von B. amyloliquefaciens (BcA12) uberlebten nach Inokulation in derRhizosphare und Phyllosphare und im Boden des Wurzelraumes (Abb. 4). DiePhyllosphare wurde von diesem Stamm gering besiedelt

ABBILDUNG 3 Einfluss von Bacillus amyloliquefaciens (BcA12) auf das Spross- und Wurzelwachstum und dieNahrstoffaufnahme von Erbsen bei unterschiedlichen Boden und Temperaturen (Gefaßversuch, Kontrolle=100).FIGURE 3 Influence of Bacillus amyloliquefaciens (BcA12) on shoot and root growth and nutrient uptake of peaat different soils and temperatures (pot experiment, control=100).

TABELLE V Charakterisierung wachstumsfordernder Bakterien aus gemaßigten und warmen KlimatenTABLE V Characterisation of growth promoting bacteria from moderate and semi arid climates

Gattung/Art Bakterien stamm

Auxinbildungmg

Auxin6ml7 1

Nitrogenase-aktivitat107 4nmol

C2H46 h7 1Osmotoleranz

7%

AntagonismusgegenuberFusariumculmorum

B. halodurans 10/2 3.25 6.76 + 7B. subtilis 4 1.25 0.00 + ARahnella aguatilis 6 7.85 0.00 + AM. lacticum 33 0.00 13.3 7 7P. denitrificans PsD6 3.0 3.11 + AB.amyloliquefaciens BcA12 2.8 0.00 + AMycoplana bullata Mb46 4.8 2.85 + 7A. tumescens ArT16 7.3 3.60 + 7

+ positiv; 7 negativ; A Antagonismus

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4. DISKUSSION

Die Ergebnisse zeigen, dass das Wachstum von Erbse durch assoziative Rhizo-spharen-, Phyllospharen- und Bodenbakterien bei verschiedenen Boden undTemperaturen gefordert werden kann. Die wachstumsfordernden Bakterien gehorenverschiedenen Gattungen an, d.h. Pseudomonas, Bacillus, Cellulomonas, Rahnella,Mikrobacterium, Mycoplana und Arthrobacter. Es zeichnete sich jedoch keine strengeWirtspflanzenspezifik ab. Eine eindeutige Wirtspflanzen- bzw. Gattungsspezifieinzelner Bakterien bei der Pflanzenwachstumsstimulierung zeichnete sich auch nichtbei anderen Autoren ab (Hoflich et al., 1994; Okon, 1991). Umweltfaktoren konnendie Effektivitat von Bakterieninokulationen beeinflussen. Die Ergebnisse ausgemaßigten Klimaten mit unterschiedlichen Boden zeigten, dass das Erbsenwachstumdurch den Bakterienstamm R. aguatilis 6 auf lehmigem Sand starker als aufsandigem Lehm gefordert wurde. Auch in Feldversuchen wurden bei Leguminosen,Mais und Kruziferen auf lehmigem Sand durch die Bakterienstamme Pseudomonasfluorescens (PsIA12), Agrobacterium rhizogenes (A1A4) und Rhizobium trifolii (R39)bessere Inokulationswirkungen als auf sandigem Lehm bzw. Schwarzerde erzielt(Hoflich et al., 1997, Hoflich und Kuhn, 1996). Bei Erbsen war in Gefaßversuchenbei gemaßigten Temperaturen die Anzahl gebildeter Knollchen nach Impfung mitphytoeffektiven Bakterien erhoht. Auch Bashan und Holguin (1997) berichteten, dassRhizospharenbakterien der Gattung Pseudomonas spp. den Ertrag von Leguminosenund die Nodulation forderten. Isolate aus warmen Klimaten stimulierten dasJungpflanzenwachstum von Erbsen auf nahrstoffarmen Calcisol-Boden. Versuche auflehmigem Sand zeigen, dass sie auch auf diesem Boden wachstumsstimulierend

ABBILDUNG 4 Besiedlungsverhalten des rifampicinresistenten Bakterienstammes B. amyloliquefaciens (BcA12)und P. denitrificans (PsD6) in der Rhizosphare und im Boden von Erbsen auf lehmigem Sand bei unterschiedlichenTemperaturen (Gefaßversuch, Kontrolle=100).FIGURE 4 Colonization of rifampicin resistance bacteria strainB. amyloliquefaciens (BcA12) and P. denitrificans(PsD6) in the rhizosphere and in soil of pea on loamy sand at different temperatures (pot experiment,control=100).

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wirkten. Auch Dobereiner (1992) und Javed und Arshad (1997) isolierten vonwarmen Klimaten Bakterien, die das Wachstum von Reis und W.Weizen forderten.Die Bakterieninokulation wirkte sich positiv auf die Nahrstofferschließung derPflanzen aus dem Boden aus. Die Aufnahme von N, P, und K war bei Erbse durchInokulation der Bakterienstamme von Calcisol aus warmen Klimaten auch auflehmigem Sandboden bei gemaßigte Klimaten erhoht. Hoflich et al. (1994, 1997)erreichten durch Inokulation von P. fluorescens (PsIA12), A. rhizogenes (A1A4), undR.trifolii (R39) eine erhohte N-, P- und K-Aufnahme aus dem Boden bei Mais ineinem Feldversuch auf lehmigem Sand. Die erhohte mikrobielle N2-Fixierung undPhytohormonbildung ist moglicherweise auch eine Ursache fur die vergroßerteWurzeloberflache in nahrstoffarmen Boden in warmen Klimaten. Dadurch kannwiederum das Nahrstofferschließungsvermogen der Pflanze aus dem Boden verbessertwerden. Die gepruften Bakterien wiesen in Reinkultur unterschiedliche Stoffwech-selleistungen, wie Nitrogenaseaktivitat und Phytohormonbildung auf.Eine gezielte Nutzung wachstumsstimulierender Bakterien erfordert auch die

Beachtung ihres Besiedlungsverhaltens an der Pflanze sowie ihr Uberleben und dieVermehrung wahrend der Vegetationsperiode. In diesem Versuchen uberlebtenantibiotikaresistente Mutanten von B. amyloliquefaciens (BcA12) wahrend derVegetationsperiode von vier Wochen in der Rhizosphare und im Boden desWurzelraumes von Erbsen bei unterschiedlichen Temperaturen. Die hohste Besiedlungwurde in der Rhizosphere analysiert. Untersuchungen von Wiehe und Hoflich (1995a,b)sowie Hoflich et al. (1996, 1997) bestatigen das Uberleben von P. fluorescens (PsIA12),A. rhizogenes (A1A4) und R. trifolii (R39) in der Rhizosphare wahrend derVegetationsperiode in Gefaß- und Feldversuchen bei Erbsen, Lupinen, Raps, W.-Weizen, Luzerne und Mais auf lehmigem Sand und sandigem Lehm. Das deutet aufeine langfristige Inokulationswirkung hin. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dassnicht nur symbiotische Mikroorganismen (Rhizobium spp., Mykorrhiza spp.) sondernauch assoziative Bakterien das Pflanzenwachstum durch direkte oder indirekteForderung der Nahrstoffaufnahme positiv beeinflussen konnen. Die Ergebnisse lassenfolgende Schlußfolgerungen zu:

. Phytoeffektive Bakterien konnen aus unterschiedlichen Klimaten sowohl aus derRhizosphare, der Phyllosphare als auch aus dem Wurzelraum unterschiedlicherKulturpflanzen isoliert werden. Sie konnen unterschiedlichen Gattungenangehoren.

. Wachstumsstimulierungen durch Bakterien sind auf nahrstoffarmeren Bodeneffektiver als auf nahrstoffreichen Boden

. Effektive Bakterien-Pflanzen-Partner mussen in Vegetationsversuchen beiBeachtung der nutzungsorientierten spezifischen okologischen Faktoren (Boden,Temperatur) selektiert werden.

Danksagung

Wir danken Dr. Marion Tauschke, Monika Roth, Irina Bar und Petra Lange fur dieaktive Mitarbeit bei den Untersuchungen. Die Untersuchungen wurde vom ZALFMuncheberg und von der Humboldt-Universitat zu Berlin, Institut fur Pflanzenbau,unterstutzt

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