Diplom-Biologe Philip Jacobs

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Besiedlung von Maiswurzeln durch Pantoea agglomerans D5/23 in Hydrokultur und in sterilisiertem Boden   -   (English)

Philip Jacobs, Ernst-Christian Landsberg, Charlotte Hecht-Buchholz, Ursula Ortmann und Carmen Wolfram-Wienberg
Institut für Pflanzenbauwissenschaften, Fachgebiet Pflanzenernährung
Humboldt-Universität zu Berlin, Lentzeallee 55-57, D-14195 Berlin

Zusammenfassung

Maispflanzen wurden im Alter von 4 Tagen mit dem Bakterienstamm Pantoea agglomerans D5/23 inokuliert und in steriler Hydrokultur unter Laborbedingungen bzw. in sterilisiertem künstlichen Boden in Gefäßen im Freiland kultiviert. In steriler Hydrokultur wurde ein Teil der Pflanzen mit 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure (2,4-D) behandelt, um den Bakterien das Eindringen zu erleichtern.
Elektronenmikroskopische Aufnahmen von Wurzelschnitten aus Hydrokultur zeigten starke Bakterienbesiedlung an der Oberfläche. Bakterienbesiedlung wurde in Rissen des Wurzelcortex beobachtet, wo die Seitenwurzeln durchbrechen, bei einer Maispflanze auch in Intercellularen des Wurzelcortex im Bereich der Wurzelhaarzone. 2,4-D-behandelte Pflanzen bildeten gehemmte, stark gestauchte Seitenwurzeln (MROs, sog. veränderte Wurzelauswüchse). In den MROs wurden keine Bakterien gefunden, in großer Zahl jedoch in geschädigtem umgebendem Cortexgewebe, auch innerhalb lysierter Cortex- und Epidermiszellen. Durch 2,4-D-Zugabe wurden die Pflanzen stark geschädigt; zusätzliche Inokulation mit Pantoea agglomerans führte zu noch geringerem Frisch- und Trockengewicht bzw. Pflanzenlänge. 2,4-D-behandelte Pflanzen wurden allgemein stärker besiedelt als unbehandelte Pflanzen.
Alle Maiswurzeln aus sterilisiertem Boden zeigten unter dem Lichtmikroskop 4 Tage nach Inokulation Bakterienbesiedlung. Die inokulierten Pflanzen waren augenscheinlich stärker besiedelt als die nicht inokulierten.
38 Tage nach Aussaat zeigten sich bei geringer N-Gabe an den Pantoea-inokulierten Maispflanzen signifikant höhere Chlorophyllmeterwerte als bei den nicht inokulierten Pflanzen. Bei den Pflanzen mit hoher N-Gabe war der o. g. Unterschied nur tendenziell vorhanden; während der späteren Messungen war er nicht mehr existent. Im Alter von 83 Tagen wiesen die inokulierte und unbehandelte Pflöanzen überhaupt keine signifikanten Unterschiede mehr auf. Alle Pflanzen zeigten eine Besiedlung der Wurzeloberfläche durch verschiedene Bakterienarten ohne erkennbare Unterschiede zwischen Pflanzen mit bzw. ohne Inokulation.

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Settlement of Pantoea agglomerans D5/23 in Roots of Maize Grown in Hydroponic and in Sterilized Soil   -   (Deutsch)

Philip Jacobs, Ernst-Christian Landsberg, Charlotte Hecht-Buchholz, Ursula Ortmann, and Carmen Wolfram-Wienberg
Institut für Pflanzenbauwissenschaften, Fachgebiet Pflanzenernährung
Humboldt-Universität zu Berlin, Lentzeallee 55-57, D-14195 Berlin, Germany

Summary

Maize plantlets inoculated with the bacterial strain Pantoea agglomerans D5/23 were grown in hydroponic under sterile conditions resp. in sterilized artificial soil in pots outside. Plants in hydroponic were also treated with 2,4-D. Transmission electron microscopy of root cuttings revealed strong bacterial settlement on the root surface after hydroponic cultivation. Bacterial settlement was observed in disruptions of the root cortex where lateral roots emerged, and in intercellular spaces of the cortex in the root hair zone of one maize plant. 2,4-D-treated plants developed modified root outgrowths (MROs, inhibited lateral roots). Bacteria were not observed inside MROs, but settled damaged cortex tissue around them, including lysed cortex and epidermis cells. Plants were strongly impaired by application of 2,4-D; additional inoculation of Pantoea agglomerans resulted in even lower development of fresh and dry weight resp. plant length. 2,4-D-treated plants were generally more strongly colonized than plants without 2,4-D. Light microscopy of maize roots grown in artificial soil showed bacterial settlement of the root surface 4 days after inoculation, non-inoculated roots hardly being colonized. 38 day-old inoculated maize plants had significantly higher SPAD values than non-inoculated plants in case of low N nutrition. After 82 days, there were no significant differences at all, neither in N accumulation nor in biomass production. All plants showed root surface colonization by various bacterial species and without recognizable differences between inoculated and non-inoculated plants.

Interessantes aus meinen biologischen Forschungsgebieten (Übersicht)  -   Startseite  -   zuletzt geändert am 3. 12. 1998   -   © Philip Jacobs