Arbeitskreis
Biologische Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten

Abstracts der Tagung 2003

Titel der Abstracts:

• Bakterielle Antagonisten als Kupferersatz im ökologischen Weinbau
• Entwicklung alternativer Verfahren zur Bekmpfung der Krautfäule an Kartoffeln
• Neue Anwendungsergebnisse mit FZB24 bei Kartoffeln
• Endophytische Bakterien der Kartoffel: Molekulare Analyse und antagonistsches Potential gegen pflanzenpathogene Pilze
• Biologische Bekämpfung von Rhizoctonia solani mit Hilfe von bakteriellen und pilzlichen Antagonisten: Ergebnisse in vitro
• Biologische Bekämpfung von Rhizoctonia solani mit Hilfe von bakteriellen und pilzlichen Antagonisten: Ergebnisse in vivo
• RhizoStar®: ein biologisches Präparat für die Erdbeere auf der Basis von Serratia plymuthica HRO-C48
• Hirsutella rhossiliensis auf dem Weg zum Bionematizid
• Verkapselung und Trocknung von Pseudomonas fluorescens: Ein Blick in die Kapsel
• Bewertung des Einflusses verschiedener bakterieller Pflanzenstärkungsmittel auf die Rhizosphärengemeinschaft von Erdbeere und Kartoffel
• Pflanzenabhängige mikrobielle Diversität der Rhizosphäre und deren Implikationen für die biologische Kontrolle
• Mechanismen von Rhizosphärebakterien-induzierter systemischer Resistenz gegen parasitäre Nematoden und pathogene Pilze
• The antagonistic effect of rhizobacteria against Phytophthoradiseases of strawberry
• Erste Ergebnisse zur Wirkung von Pimaricin auf phytopathogene Pilze
• Biologische Bekämpfung der Fusarium-Trockenfäule an Kartoffeln mit antagonistischen Bakterien
• Rahnella aquatilis - ein epiphytisches Bakterium mit Wirkung gegen den Feuerbrand
• Zum Einsatz von Antagonisten gegen die Stockfäule der Fichte
• Screening von Mikroorganismen auf Aktivität gegen T. caries
• Trocknung von Pseudomonas fluorescens: Identifizierung trocknungs-relevanter Parameter und Filmcoating auf Zuckerrübensamen
• Flüssigfermentation und Formulierung entomopathogener Pilze zur Heuschreckenbekämpfung

Richter, I.¹, Kassa, A.², Wolf, G.², Junge, H.³, Berkelmann-Löhnertz, B.¹ ; ¹Forschungsanstalt Geisenheim, Von-Lade-Str. 1, 65366, Geisenheim; ²Georg-August-Universität Göttingen, Institut für Pflanzenpathologie und Pflanzenschutz, Grisebachstr 6, 37077 Göttingen; ³FZB Biotechnik, Glienicker Weg 185, 12489 Berlin; e-mail: richter@fa-gm.de; akassa@gwdg.de

Plasmopara viticola (Berk. & Curt.) Berl. & Toni, the casual agent of grape vine downy mildew, is a highly destructive pathogen on cultivated grape vines world wide. Sever infection occurs especially in areas where warm wet weather occurs during the production season. The prevailing management strategies of the disease heavily rely on the use of organic and inorganic fungicides in integrated production systems and on copper applications in organic viticulture. Environmental problems of copper applications are evident and broadly discussed. In order to reduce these ecological consequences, recent disease management efforts have focused in the development of alternative strategies to replace copper in organic viticulture. Among others, one promising method is the use of biological control agents. In our study we evaluated the activity of 45 bacterial antagonists against Pythium ultimum and Phytophthora infestans (screening pathogens) in dual culture method at 20°C. All tested bacterial antagonists showed different levels of activity on both test pathogens. A total of 12 bacterial antagonists (5 Bacillus spp. and 7 Pseudomonas spp.) were selected for further tests against Plasmopara viticola using a leaf disc bio assay and potted vines. Bacterial cultures were produced in TSB liquid medium at 30 °C (Pseudomonas spp.) and 35 °C (Bacillus spp.) for 24 h. Antagonists were applied as protective treatment onto the leaf discs and the potted vines, respectively. The disease severity of the vine leaves of the control plots ranged between 60 and 76 %. The preliminary results revealed that disease severity in the treated plots ranged between 1 and 21 %. The six best isolates were selected for further investigations in co-operation with a biotechnological company (FZB Biotechnik, Berlin). Furthermore studies are under way to optimise the production process for the most effective isolates and to develop a new formulation. The aim of the study is to create an application protocol based on bacterial antagonists and integrated into the standard spraying programme for all relevant pathogens in organic viticulture.

Stephan, D., Schmitt, A. und Koch, E.; Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Institut für Biologischen Pflanzenschutz, Heinrichstraße 243, 64287 Darmstadt; e-mail: d.stephan@bba.de

Im organischen Landbau verursacht der Erreger der Kraut- und Knollenfäule, Phytophthora infestans, hohe wirtschaftliche Verluste. Aus diesem Grund sollen im Rahmen eines von der EU geförderten Projektes integrierte Maßnahmen zur Bekämpfung von P. infestans entwickelt werden. Mit Hilfe eines Einzelblatt-Biotestsystems zeigten einige der 122 geprüften Substanzen (Mikroorganismen, Pflanzenextrakte oder kommerzielle Präparate) einen hohen Wirkungsgrad, wobei tendenziell eher eine protektive Wirkung beobachtet werden konnte. Auffällig war, dass bei der Testung der Mikroorganismen sowohl bei Pilzen und Hefen als auch bei sporen- und nicht sporenbildenden Bakterien Vertreter mit einer guten Wirksamkeit gefunden wurden. Ein Vergleich der Ergebnisse aus den Biotests mit denen aus Dualkulturen zeigte, dass eine hemmende Wirkung in-vitro nicht immer mit einer Wirksamkeit im Biotest einherging und umgekehrt. In einem weiteren Biotest auf abgetrennten Blättern wurden die wirksamsten Pflanzenextrakte (A. vulgaris, I. parviflora, R. rhabarbarum, S. canadensis, U. dioica) und Präparate (Elot-Vis^®, Serenade^®, Trichodex^®, sowie zwei weitere Trichoderma-Produkte) bei einem deutlich höheren Infektionsdruck auf ihre Wirksamkeit hin geprüft. Hier zeigte SERENADE^®, ein Präparat auf der Basis von Bacillus subtilis, die beste Wirkung sowohl bei Applikation 24 Stunden vor als auch 90 Minuten nach Inokulation von P. infestans. In Versuchen zur Bestimmung des optimalen Applikationstermins von Serenade^® an getopften Kartoffelpflanzen zeigte sich eine signifikante Reduktion des Befalls gegenüber der Kontrolle nur bei Applikation zum Zeitpunkt der P. infestans-Inokulation (Anwendungskonzentration 5%). Ergänzende Versuche lassen vermuten, dass die Wirkung von Serenade^® auf die Produktion von Metaboliten zurückzuführen ist.

Junge, H.¹, Krebs, B.¹, Bochow, H.²; ¹FZB Biotechnik GmbH, Glienicker Weg 185, 12489 Berlin, ²Humboldt Universität Berlin, LGF/FG Phytomedizin, Lentzeallee 55/57, 14195 Berlin-Dahlem, e-mail: dr.junge.fzb@t-online.de

Bacillus subtilis FZB24^® ist in zwei Formulierungen, dem wasserlöslichen WG und der Trockenbeize TB, seit 4 Jahren in Deutschland, Österreich und der Schweiz, in den Niederlanden und in den USA auf dem Markt. Die Anwendung erfolgt vorwiegend im Kartoffelbau sowie bei Gemüse (speziell Salat) und Zierpflanzen einschließlich Jungpflanzenanzuchten, aber auch bei Gehölzen und im Rasen. Umfangreiche Studien im Kartoffelbau durch die Bayer CropScience zur Markteinführung zeigten eine der chemischen Beize Monceren^® vergleichbare Wirkung hinsichtlich Auflauf, Ertrag, Bekämpfung von Rhizoctonia solani und Streptomyces scabies, Sortierung und Stärkegehalt. Weitere Versuche zur Klärung der Wirkungsbedingungen von Bacillus subtilis FZB24^® bei Kartoffeln wurden in 2002 vor allem in Mecklenburg-Vorpommern und Sachsen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen deutliche Vorteilswirkungen insbesondere im integrierten Anbau, während im ökologischen Landbau die Wirkungen sehr unterschiedlich sind. Die Anwendung von Bacillus subtilis FZB24^® WG und TB konnte den Ertrag im Mittel um 8% verbessern und auch bei reduziertem N-Düngereinsatz gute Erträge sichern. Zusammenhänge zwischen Sorten, Standorten und Anwendungsbedingungen werden diskutiert.

Krechel, A.¹, Ditz, M.¹, Ulrich, A.², Faupel, A.³, Hallmann, J.⁴, Berg, G.¹; ¹Institut für Molekulare Physiologie und Biotechnologie, Universität Rostock, Albert-Einstein-Straße 3, 18151 Rostock; ³ZALF, Eberswalder Str. 84, 15374 Müncheberg; ³Institut für Pflanzenkrankheiten, Universität Bonn, Nußallee 9, 53115 Bonn; ⁴Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Institut für Nematologie und Wirbeltierkunde, Toppheideweg 88, 48161 Münster; e-mail: Annette.Krechel@gmx.de

Die verschiedenen Mikrohabitate der Kartoffel wurden hinsichtlich der Abundanz und Diversität ihrer antagonistischen Bakterien untersucht. Dafür wurden über drei Vegetationsperioden Proben aus den Mikrohabitaten Rhizosphäre, Phyllosphäre, Endorhiza und Endosphäre zu unterschiedlichen Wachstumsphasen der Kartoffel genommen und mit kultivierungsabhängigen und -unabhängigen Methoden analysiert. Die endophytischen Mikrohabitate (Endorhiza/Endosphäre) waren im allgemeinen geringer besiedelt als die ektophytischen (Rhizosphäre/Phyllosphäre). Insgesamt wurden 3.753 Bakterienisolate in vitro auf ihre antagonistische Wirkung gegen die pflanzenpathogenen Pilze Verticillium dahliae Kleb. und Rhizoctonia solani Kühn untersucht. Dabei wurde in der Rhizosphäre ein schwacher, in der Endorhiza ein starker Anstieg des Anteils antagonistisch wirksamer Bakterien im Laufe der Vegetationsperiode ermittelt. Die antagonistisch wirksamen Isolate wurden durch molekulare Fingerprints mittels BOX-PCR und ihre antifungischen Mechanismen mittels in vitro Biotests weiter charakterisiert. Viel versprechende Kandidaten für die biologische Kontrolle sind insbesondere die endophytischen Isolate, die aufgrund ihres engen Kontakts zur Wirtspflanze besonders stabile und effiziente Biological Control Agents darstellen könnten. Durch Sequenzierung der 16S rDNA wurden bislang 48 verschiedene antagonistisch wirksame Arten identifiziert, von denen die Hälfte in den endophytischen Mikrohabitaten gefunden wurde. Die hohe Spezifität der verschiedenen Mikrohabitate konnte durch die bakteriellen Abundanzen und die Zusammensetzung des Artenspektrums gezeigt und mittels einer kultivierungsunabhängigen Methode (T-RFLP) bestätigt werden.

Faltin, F.^1,2, Grosch, R.² und Berg, G.¹; ¹Universität Rostock, Institut für Molekulare Physiologie und Biotechnologie/Mikrobiologie, A.-Einstein-Str. 3, 18051 Rostock; ²Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau Großbeeren/Erfurt e.V., Th.-Echtermeyer-Weg 1, 14979 Großbeeren; e-mail: gabriele.berg@biologie.uni-rostock.de

Rhizoctonia solani Kühn (Teleomorph: Thanathephorus cucumeris [A. B. Frank] Donk) ist ein weltweit verbreiteter Bodenpilz, der an zahlreichen Kulturen zu erheblichen Ertragsverlusten führt. In Deutschland werden vorwiegend Kartoffel, Zuckerrüben, Salat, Kohl, Radies und Möhren durch den Befall von R. solani geschädigt. Die Kontrolle und Bekämpfung des Erregers ist aufgrund seiner parasitären und saphrophytischen Eigenschaften sowie seines sehr breiten Wirtspflanzenspektrums äußerst schwierig. Wir stellen eine Strategie vor, die eine biologische Kontrolle von Rhizoctonia im Boden durch den Einsatz von antagonistisch wirksamen bakteriellen und / oder pilzlichen Isolaten ermöglichen soll. Dazu wurde ein Screeningverfahren entwickelt sowie ein Biotest zur Überprüfung ihrer pflanzenwachstumsfördernden Eigenschaften genutzt. Es wurden insgesamt 440 Bakterien- und 390 Pilzisolate von verschiedenen Pflanzen und aus verschiedenen Mikrohabitaten untersucht. Von den Rhizoctonia-Antagonisten wurden weiterhin antifungische Mechanismen mittels in vitro Biotests ermittelt, wobei insbesondere Konkurrenz und Lyse betrachtet wurden. Die Pilz-Pilz-Interaktionen wurden zusätzlich unter dem Rasterelektronenmikroskop untersucht. Die Überprüfung der pflanzenwachstumsfördernden Eigenschaften der selektierten bakteriellen Stämme erfolgte in einem Biotest an Salatkeimlingen. Anhand dieser Kriterien konnten 21 wirksame bakterielle und 30 effiziente pilzliche Stämme evaluiert werden, deren Wirkung dann in in vivo Gewächshaus- und Feldversuchen an Salat, Kartoffel und Zuckerrübe weiter untersucht werden.

Grosch, R.², Faltin, F.^1,2 und Berg, G.¹; ¹Universität Rostock, Mikrobiologie, A.-Einstein-Str. 3, 18051 Rostock, ²Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau Großbeeren/Erfurt e.V., Th.-Echtermeyer-Weg 1, 14979 Großbeeren; e-mail: grosch@igzev.de

Rhizoctonia solani Kühn ist ein Spezieskomplex, der sich in so genannte Anastomosegruppen (AG) einteilen lässt. Die AG weisen einen gewissen Grad an Wirtsspezifität auf. An der Zuckerrübe werden von der AG 4 Wurzelbrand und Seitenwurzelfäulen an Jungpflanzen verursacht, während die AG 2-2 verantwortlich ist für die Späte Rübenfäule. An der Kartoffel ist R. solani (AG 3) Ursache für Auflaufschäden und Stengelgrundvermorschungen und an Salat Erreger (AG 1-IB) der Salatfäule. In vitro selektierte bakterielle und pilzliche Mikroorganismen (BCAs) mit antifungischer Wirkung gegen R. solani wurden daher auf ihre krankheitsunterdrückende Wirkung an den genannten Pflanzenarten geprüft. In Voruntersuchungen erfolgte eine Verifizierung der verschiedenen Pathogenitätstests. An Zuckerrüben wurde der Befall im Keimlingsstadium, an Kartoffeln der Grad der Stengelgrundvermorschungen und an Salat die Befallshäufigkeit durch R. solani und der Einfluss auf das Wachstum geprüft. Zur Auswahl eines geeigneten Erregerisolates sowie Inokulumdichte als auch Temperaturbedingungen zur Prüfung der krankheitsunterdrückenden Wirkung der BCAs wurde zunächst in jedem Pathosystem der Einfluss von zwei R. solani Isolaten in Abhängigkeit der genannten Faktoren auf die Krankheitsschwere untersucht. In allen Pathosystemen erfolgte das Screening der BCAs unter Temperaturbedingungen von 20/15°C. Die Ergebnisse der bisher durchgeführten Versuche zeigen eine gute krankheitsunterdückende Wirkung einiger bakterieller BCAs gegen R. solani an allen Pflanzenarten.

Berg, G.¹, Kurze, S.¹; Frankowski, J.¹, Wolf, A.¹, Lottmann, J.¹ und Dahl, R.²; ¹Universität Rostock, Mikrobiologie, Albert-Einstein-Str. 3, 18051 Rostock, ²Erdbeerhof, Rövershagen, 18182 Purkshof, Germany, e-mail: gabriele.berg@biologie.uni-rostock.de

Die Erdbeere ist eine wichtige Kulturpflanze mit weltweit stark ansteigenden Anbauflächen (FAO Statistical Database). Bodenbürtige Pathogene stellen eine wichtige Quelle für Ernteausfälle dar. Eine umwelfreundliche Lösung hierfür bietet der biologische Pflanzenschutz: antagonistische Rhizobakterien sind in der Lage eine wirksame Schutzschicht aufzubauen, die die Wurzel vor einer Infektion mit bodenbürtigen Pathogenen bewahrt und gleichzeitig eine Wachstumsförderung bewirken kann. Seit 1997 wurde die Effizienz von Serratia HRO-C48 im Freiland unter den Bedingungen des kommerziellen Erbeeranbaus evaluiert. Hierfür erhielten die Erdbeerpflanzen (Frigopflanzen) vor dem Auspflanzen im Frühjahr ein 10minütiges Serratia-Wurzeltauchbad. In den Freilandversuchen traten Ertragssteigerungen bis zu 300 % auf; im Durchschnitt wurden 44 % mehr Ertrag festgestellt. Diese hohen Steigerungen wurden jedoch nur in Pathogen-verseuchten Standorten mit einem entsprechend hohen Anteil kranker Pflanzen ermittelt. Hier konnte eine indirekte Wirkung auf die Pflanzengesundheit durch die Serratia-Behandlung nachgewiesen werden. Der Einfluss von Serratia auf die Bakteriengemeinschaften der Erdbeer-Rhizosphäre (non-target microorganisms) wurde ebenfalls untersucht, hierbei wurde zu Begin der Vegetationsperiode eine geringe Beeiflussung der mikrobiellen Gemeinschaft gefunden, die sich jedoch nach der Fruchtreife wieder ausglich. Die Produktion von RhizoStar^®wird von e-nema Gesellschaft für Biotechnologie und Biologischen Pflanzenschutz mbH (Raisdorf) übernommen.

Patel, A. V., Rose, T. und Vorlop, K. D.; Institut für Technologie und Biosystem-technik, FAL, Bundesallee 50, 38116 Braunschweig; e-mail: anant.patel@fal.de

Der nematophage Pilz Hirsutella rhossiliensis wurde in der Grundlagenforschung intensiv untersucht. Eine Erforschung unter biotechnologischen Gesichtspunkten wurde erst in den letzten Jahren aufgenommen. Der Durchbruch ist nach Meinung der Autoren in der Verkapselung des schwachen Saprophyten zusammen mit Nährstoffen zu sehen. Wir wollen hier erstmalig in einem Steckbrief die wichtigsten Aspekte aus der Sicht der Anwender aufführen und diskutieren.

Steckbrief Hirsutella rhossiliensis

• Weltweit verbreitet in landwirtschaftlich genutzten Böden
• Wirkmechanismus: befällt angreifendes Larvenstadium
• Wirtsspektrum: Heterodera, Meloidogyne, Globodera,...
• Kulturen: Zuckerrübe, Tomate, Kartoffel, Sojabohne,...
• Konidien können nicht verwendet werden
• Stammauswahl: kältetolerante Stämme?
• schwacher Saprophyt ist auf Nematodenlarven angewiesen
• Etablierung durch kapseleigene Nährstoffe
• Anzucht im Bioreaktor mit hohen Ausbeuten
• Mikroverkapselung mit Strahlschneidertechnologie
• Kein Vitalitätsverlust bei Lufttrocknung, Thermostabilität
• Produktionstechnologie ist scale-up fähig
• hohe Wirksamkeit durch Kapselformulierung: Befallsreduktion >80 %
• kommerzielle Nutzung patentrechtlich möglich
• Zulassung unbedenklich

Patel, A. V., Bublitz, M. und Vorlop, K. D.; Institut für Technologie und Biosystem-technik, FAL, Bundesallee 50, 38116 Braunschweig; e-mail: anant.patel@fal.de

Eine Reihe von Pseudomonaden sind hochwirksame Antagonisten von phytopathogenen Pilzen. Ein Problem bereitet jedoch noch die technische Formulierung. Insbesondere bei der Einarbeitung von Pseudomonaden in Zuckerrübenpillen werden die hochempfindlichen vegetativen Zellen durch die rauhen Pillierungsbedingungen abgetötet. Der diesen Arbeiten zugrundeliegende neue Ansatz ist die Verkapselung von Pseudomonaden mit der Strahlschneidertechnologie in Kapseln <1000 µm. Nach einer Trocknung soll die Pulverformulierung in Zuckerrübenpillen eingearbeitet werden. Vorversuche mit P. fluorescens hatten gezeigt, dass nur 0,1 % freie Zellen eine Einarbeitung in Zuckerrübenpillen überleben. Dagegen überlebten 50 %, wenn die Zellen vorverkapselt und getrocknet worden waren. Das Hauptproblem liegt in der hohen Absterberate bei der Trocknung der Kapseln. Hier zeigen wir Ergebnisse zur Verkapselung und Trocknung von P. fluorescens in Alginatkapseln. Zuerst wurde der Einfluss des Kulturalters auf die Überlebensrate nach der Kapseltrocknung untersucht. Dabei zeigte sich für Kulturalter von 24-96 h kein signifikanter Einfluss. Es wurde im folgenden mit 48 h alten Zellen gearbeitet (stationäre Wachstumsphase). Weiterhin wurde der Einfluss eines zuvor optimierten Kapselzusatzes auf das Trocknungsverhalten von verkapselten Zellen untersucht. Hierbei zeigte sich, dass Zellen in Alginatkapseln ohne Zusatz innerhalb der ersten Stunde absterben, während die Überlebensrate in Kapseln mit Zusatz über Stunden hinweg 25 % betrug. Diese Ergebnisse wurden mehrfach reproduziert. Erste zellmorphologische Beobachtungen an freien und verkapselten Zellen werden vorgestellt. Es wurde eine Formulierungsmethode entwickelt, bei der für verkapselte Pseudomonaden Überlebensraten erzielt werden, die über den üblichen 0,1-10 % liegen. Weitere Forschung wird sich mit einer genauen Untersuchung der komplizierten physikalischen, chemischen und biochemischen Vorgänge bei der Kapseltrocknung und Rehydrierung befassen, um die Überlebensraten weiter zu steigern.

Wolf¹,A., Scherwinski, K.¹, Golly, A.², Smalla, K.² und Berg, G.¹; ¹Institut für Molkulare Physiologie und Biotechnologie/Mikrobiologie, Universität Rostock, Albert-Einstein-Str. 3, 18051 Rostock; ²BBA Braunschweig, Institut für Pflanzenschutz, Messeweg 11, 38104 Braunschweig; e-mail: gabriele.berg@biologie.uni-rostock.de

In vier Feldversuchen an zwei unterschiedlichen Standorten (Rostock, Münster) wurde der Einfluss von zwei verschiedenen Biological Control Agents (BCA) auf die mikrobiellen Rhizosphärengemeinschaften bewertet. Für die Untersuchungen wurden die Verticillium Wirtspflanzen Erdbeere (Fragaria X ananassa Duch.) und Kartoffel (Solanum tuberosum L.) ausgewählt. Als BCAs dienten die antifungischen Stämme HRO-C48 (Serratia plymuthica) und HRO-7W1 (Strepomyces spec.). Rifampicin-resistente Mutanten des Stammes HRO-C48 etablierten sich sehr gut in der Rhizosphäre beider Pflanzen. Sie konnten noch nach vier Monaten in Abundanzen von 10⁴ CFU x g^-1 WFM nachgewiesen werden. Es ergaben sich keine quanitativen Unterschiede hinsichtlich der Gesamtabundanzen von Bakterien und Pilzen sowie im Anteil an antagonistischen Isolaten zwischen den Varianten und der Kontrolle. Unterschiede wurden in der qualitativen Zusammensetzung der Antagonisten anhand von molekularen Fingerprints (BOX-Muster der Einzelstämme) und durch Fettsäureanalyse (FAME) gefunden. In der Rhizosphäre der Erdbeere konnte zu Beginn der Vegetationsperiode eine verringerte Diversität zugunsten des applizierten Stammes HRO-C48 in dieser Variante festgestellt werden. In der Kartoffelrhizosphäre wurde dieser Effekt nicht beobachtet. Der Stamm HRO-7W1 (grampositiv) erwies sich im Feldversuch als schwer applizierbar. Unter den antagonistischen Isolaten wurde er nur selten gefunden. Ein Einfluss auf die Diversität der Antagonisten konnte in dieser Variante nicht beobachtet werden. Kultivierungsunabhängige Methoden (DGGE, SSCP) ergaben bislang keinen bzw. einen geringen Einfluss auf die Rhizosphärengemeinschaft durch die Applikation.

Lottmann, J.¹, Auraß, P.¹, Götz, M.², Smalla, K.² und Berg, G.¹; ¹Universität Rostock, Mikrobiologie, A.-Einstein-Str. 3, 18051 Rostock; ²Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, 38104 Braunschweig, Messeweg 11-12; e-mail: jana.lottmann@biologie.uni-rostock.de

In einer dreijährigen Studie konnte mit Hilfe kultivierungsabhängiger und -unabhängiger Methoden gezeigt werden, dass die strukturelle Diversität von Rhizosphärebakterien hochgradig pflanzenspezifisch ist [1,2]. Bei den untersuchten Pflanzen (Raps, Kartoffel, Erdbeere) handelt es sich um potenzielle Wirtspflanzen des bodenbürtigen Pathogens Verticillium dahliae. Mit molekularen Fingerprints konnte gezeigt werden, dass es in der Rhizosphäre zu einer pflanzenabhängigen Anreicherung bakterieller Populationen kommt. Eine Pflanzenspezifität konnte bezüglich der Abundanzen und Diversität von Bakterienisolaten mit antagonistischer Wirkung gegen V. dahliae ermittelt werden. Die Identifizierung der antagonistischen Isolate zeigte, dass der größte Teil der Antagonisten von Erdbeere und Kartoffel durch Pseudomonaden in sensu stricto repräsentiert wird. Die aus der Rapsrhizosphäre isolierten Antagonisten waren vor allem Vertreter der Enterobacteriaceae. In einer weiterführenden Studie wird derzeit für drei Standorte untersucht, welchen Einfluss der Boden auf die mikrobielle Diversität (Bakterien, Pilze) der Rhizosphäre der Verticillium-Wirtspflanzen Raps und Erdbeere hat. Das bisher genutzte Methodenspektrum wurde um die Analyse des Vorkommens funktioneller Gene (z.B. Chitinasegene) und deren Expression erweitert. Bisher wurden 4.320 Bakterienisolate und 1.715 Pilzisolate hinsichtlich ihrer antagonistischen Aktivität gegenüber V. dahliae untersucht. Der Anteil bakterieller Antagonisten unterschied sich nicht zwischen den Erdbeer- und den Rapsisolaten (10,9 % bzw. 10,5 %). Im nichtdurchwurzelten Boden wurde dagegen ein Anteil von 5.9 % Antagonisten gefunden. Zwischen den 3 Standorten konnten keine signifikanten Unterschiede im Anteil antagonistischer Bakterien gefunden werden. Der Anteil von Pilzantagonisten lag durchschnittlich bei 22 % und unterschied sich nicht zwischen den Rhizosphären und dem Boden. Zwischen den 3 Standorten konnten keine signifikanten Unterschiede im Anteil antagonistischer Pilze gefunden werden. Die derzeitig vorliegenden Ergebnisse zu den Abundanzen und der Verteilung antagonistischer Bakterien und Pilze zeigen keine signifikanten Unterschiede zwischen 3 untersuchten Standorten. Nachfolgende Untersuchungen sollen nun die qualitative Zusammensetzung der Mikroorganismen analysieren.

[1] Smalla et al. (2001) Appl. Environ. Microbiol. 67: 4742-51.

[2] Berg et al. (2002) Appl. Environ. Microbiol. 68: 3328-38.

Hauschild, R., Mwangi, M., Schäfer, K. und Sikora, R. A.; Institut für Pflanzenkrankheiten, Phytomedizin in Bodenökosystemen, Universität Bonn, Nußallee 9, 53115 Bonn; e-mail: r.hauschild@uni-bonn.de

Wurzelgallennematoden der Gattung Meloidogyne und bodenbürtige Pilze wie der Welkeerreger Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici stellen in subtropischen und tropischen Regionen eine große Bedrohung im Tomatenanbau dar. Mehrere Rhizosphärebakterien, die den Befall von Meloidogyne oder Fusarium an Tomate verringern, wurden auf ihre Wirkungsmechanismen untersucht. In unterschiedlichen experimentellen Anordnungen wurde nachgewiesen, dass verschiedene Stämme der Gattungen Bacillus, Pseudomonas, und Rhizobium in der Lage sind, systemische Resistenz gegen Meloidogyne oder Fusarium zu induzieren. Dabei unterscheiden sich die Baktereinstämme in der Spezifität der induzierten Resistenz: drei der untersuchten Stämme induzieren systemische Resistenz gegen Fusarium, wobei einer dieser Stämme auch Resistenz gegen Meloidogyne vermittelt. Ein weiterer Stamm hat keinen Effekt bei Fusarium-Infektion, führt aber zu einer reduzierten Eindringung von Nematodenlarven in Wurzeln. Die an der Resistenzinduktion beteiligten Mechanismen wurden detailliert untersucht. Die Aktivitäten ausgewählter Enzyme, die an der Pathogenabwehr beteiligt sein könne wie Chitinase, Katalase und -1-3-Glucanase wurden unter verschiedenen experimentellen Bedingungen untersucht. Die Besiedlung von Tomatenpflanzen durch Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici wurde zwischen unbehandelten und Bakterien-behandelten Pflanzen verglichen. Veränderungen der Zellwände und Auflagerungen wurden lichtmikroskopisch untersucht und mit dem Auftreten von Welkesymptomen verglichen. Die pflanzlichen Antworten auf unterschiedliche Bakterien unterschieden sich in verschiedenen Aspekten, auch wenn die Bakterienbehandlungen zu Resistenz gegen das gleiche Pathogen führten. Derzeit untersuchen wir differentielle Proteinakkumulation nach Rhizosphärebakterien-vermittelter Resistenzinduktion mit 1- und 2-dimensionaler Gel­elektrophorese.

Anandhakumar, J., Gulati, M. K. und Zeller, W.; Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Institut für Biologischen Pflanzenschutz, Heinrichstr.243, 64287 Darmstadt; e-mail: biocontrol.bba@t-online.de

After screening of several rhizosphere bacteria under in vitro conditions, three of the most active isolates such as Raoultella terrigena, Bacillus amyloliquefaciens and Pseudomonas chlororaphis were evaluated on their effectiveness in the control of red stele ( Phytophthora fragariae var. fragariae) and crown rot (Phytophthora cactorum) diseases of strawberry under greenhouse conditions. Root dip treatment with these bacterial antagonists generally reduced the both fungal diseases from 41% to 64%. The best effect was found with Raoultella terrigena with disease control from 58% to 64%, which was nearly comparable to the treatment with the fungicide Aliette. The fresh and dry weight of shoots and roots of plants treated with antagonists and Aliette were significantly increased compared to the untreated control.

Stephan, D. und Koch, E.; Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Institut für Biologischen Pflanzenschutz, Heinrichstraße 243, 64287 Darmstadt; e-mail: d.stephan@bba.de

Pimaricin ist ein fermentativ hergestelltes Naturprodukt, das seit Jahren in verschiedenen Bereichen der Lebensmittel- und Pharmaindustrie zur Unterdrückung von Pilzen und Hefen eingesetzt wird. Ziel eines von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten Projektes ist es nun, ein Verfahren zur Anwendung von Pimaricin bzw. seiner Derivate im Pflanzenschutz zu entwickeln. In ersten Versuchen wurde der Einfluss von Pimaricin auf das Mycelwachstum von Pilzen auf Agar-Medium untersucht. Es zeigte sich, dass erwartungsgemäß das Mycelwachstum der zwei untersuchten Oomyceten, P. infestans und P. ultimum, nicht durch Pimaricin beeinflusst wurde. Hingegen lag die ED₅₀ bei den 16 anderen Pilzen zwischen 0,6 -8,6 ppm Pimaricin. In weiteren Versuchen wurde sich auf die Wirkung von Pimaricin auf P. infestans konzentriert, da in Vorversuchen im Gewächshaus eine Wirkung auf P. infestans beobachtet wurde. In Tests mit abgetrennten Kartoffelblättern zeigte Pimaricin bei einer Aufwandmenge von 33 ppm eine der Cu-Behandlung vergleichbare Wirkung. Obwohl Pimaricin die Zoosporenfreilassung negativ beeinflusst, konnte im Blatt-Test kein deutlicher Unterschied auf den Krankheitsverlauf nach Inokulation mit Zoosporen oder Sporangien beobachtet werden. In weiteren Blatt-Tests wurden Pimaricin produzierende Streptomyceten getestet. Ein Isolat zeigte eine sehr gute Wirkung gegen P. infestans. Nach photometrischer Bestimmung produziert dieses Isolat in Flüssigkultur sehr hohe Konzentrationen Pimaricin oder Pimaricin-Derivaten. In ersten Blatt-Tests war die Wirkung der produzierten Metabolite auf P. infestans aber deutlich schlechter als reines Pimaricin.

Kiewnick, S.¹, Sikora, R.A¹., Jacobsen, B.J.²; ¹Universität Bonn, Institut für Pflanzenkrankheiten, Nussallee 9, 53115 Bonn; ²Montana State University, Dept. of Plant Sciences and Plant Pathology, Bozeman, MT, USA; e-mail: skiewnick@uni-bonn.de

Die Fusarium Trockenfäule ist eine häufige Lagerkrankheit an Kartoffeln. Die vorherrschende Art ist dabei Gibberella pulicaris (anamorph: Fusarium sambucinum), welche neben der Reduktion der Qualität auch Probleme durch Mykotoxinbelastung verursacht. G. pulicaris hat eine Resistenz gegenüber Thiabendazol (TBZ), dem zur Zeit einzigen verfügbaren Fungizid zur Bekämpfung der Trockenfäule in Lagerkartoffeln entwickelt. Fünf antagonistische Bakterien, MSU-133, -129, -131 sowie ESC-10 und ESC-11 (EcoScience) wurden in kommerzieller Formulierung gegen zwei G. pulicaris Isolate, sensitiv und moderat resistent gegenüber TBZ, getestet. Bakterien und Pathogen wurden nach Verletzung der Kartoffelknollen mit 1 x10⁸ cfu appliziert bzw. 1 x 10⁵ Konidien pro Knolle inokuliert. Die Auswertung erfolgte nach Inkubation für 7 Tage bei 10°C mit anschließender Lagerung bei 1-4°C für 7 Wochen. Als Befallsparameter diente die Breite und die Tiefe des infizierten Gewebes unterhalb des Inokulationspunktes. Es zeigte sich, dass alle Antagonisten die Befallsentwicklung um 82 bis 96% reduzieren konnten. TBZ erreichte einen Wirkungsgrad von 85% gegenüber dem sensitiven Isolat und 60% wenn die Knollen mit einer Kombination des sensitiven und des moderat resistenten Isolates inokuliert wurden. Wurden Bakterien mit TBZ kombiniert, erzielte nur die Kombination mit MSU-129 bzw. MSU-131 signifikant bessere Befallsreduktionen. Die biologische Aktivität von MSU-133, ESC-10 und ESC-11 wurde dagegen durch die Kombination mit TBZ reduziert. Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen der Inokulationspunkte 1, 3, 5 und 12 Tage nach der Inokulation zeigte nur bei der unbehandelten Kontrolle und der TBZ Behandlung ein aktives Wachstum von G. pulicaris. Die in den Wunden in nur in sehr geringen Dichten vorhandenen Bakterien MSU-133 und MSU-131, lassen darauf schließen, dass andere Mechanismen als Hyperparasitismus, direkte Antibiose oder Konkurrenz um Lebensraum und Nährstoffe für die biologische Wirksamkeit der antagonistischen Bakterien verantwortlich sind.

Laux, P. und Zeller, W.; Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Institut für Biologischen Pflanzenschutz, Heinrichstr. 243, 64287 Darmstadt; e-mail: p.laux.biocontrol.bba@t-online.de

Mit dem bakteriellen Antagonisten Rahnella aquatilis Ra39 konnte in den Jahren 1998, 1999, 2000 und 2001 eine reproduzierbare Wirkung gegen die Feuerbrand-Blüteninfektion erzielt werden. Im Unterschied zur Mehrheit der bisher charakterisierten Antagonisten des Feuerbrandes wurde für diesen Stamm bisher kein bakterizider Effekt gegen Erwinia amylovora nachgewiesen. Als Wirkmechanismen des Bakteriums kommen Nährstoffkonkurrenz und Resistenzinduktion in Betracht. Die Untersuchung der Kolonisierung von Apfelblüten durch Ra39 ergab, dass für die Etablierung einer stabilen Population in der Phyllosphäre mindestens 48 h erforderlich sind. Mit Ra39 sind weitere, praxisorientierte Bekämpfungsversuche in Deutschland geplant. Zur Erhöhung des bisher unzureichenden Wirkungsgrades wurden Kombinationen mit verschiedenen Zuschlagstoffen getestet, um die genannten, indirekten Wirkmechanismen des Bakteriums zu ergänzen.

Metzler, B.: Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg, Abt. Waldschutz, Wonnhaldestr. 4, 79100 Freiburg; e-mail: berthold.metzler@forst.bwl.de

Die Stockfäule gilt als die forstökonomisch bedeutsamste Erkrankung der Fichte. Sie wird neben dem Hallimasch in erster Linie durch den Wurzelschwamm Heterobasidion annosum verursacht. Der Befall eines Bestandes durch H.annosum erfolgt durch Sporeninfektion auf frischen Stubben von Durchforstungen. Von hier aus werden über Wurzelkontakte die stehenden Bäume befallen. Die Behandlung von frischen Stubben gilt als wesentlicher Ansatz zur Verhinderung von Infektionen durch H. annosum. Dies ist durch Versuche in mehreren europäischen Ländern, sowie in eigenen Daten belegt. Das Befallsprozent war durch die Behandlung auf etwa die Hälfte gesenkt worden. Als Alternative zu chemischen Mitteln werden verschiedene potentielle biologische Antagonisten wie Hypholoma capnoides, Fomitopsis pinicola oder Trichoderma harzianum vorgestellt. Die größte Bedeutung unter ihnen hat Phlebiopsis gigantea. Dieser Pilz wird bereits in großem Stil in mehreren Ländern eingesetzt und hat in Deutschland eine Zulassung nach §6a PflSchG. Es wird von einem laufenden Versuch berichtet, bei dem dieser Antagonist bei Durchforstungen mittels Harvester direkt auf die frischen Stubben appliziert wird.

Koch, E.; Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Institut für biologischen Pflanzenschutz, Heinrichstraße 243, 64287 Darmstadt; e-mail: e.koch@bba.de

Der Weizensteinbrand, hervorgerufen durch Tilletia caries (DC.) Tul., gehört potentiell zu den wichtigsten Krankheiten des Weizens. Bei konsequenter Verwendung geeigneter Saatgutbehandlungsverfahren stellt diese Krankheit kein Problem dar. Im ökologischen Landbau, wo wirksame Saatgutbehandlungsmittel kaum vorhanden sind, tritt der Steinbrand allerdings zunehmend auf. Im Institut für biologischen Pflanzenschutz wurde ein Verfahren zum Screening von Saatgutbehandlungsmitteln im Gewächshaus auf Aktivität gegen den Steinbrand entwickelt. Es basiert auf der Bonitur der Frühsymptome, die befallene Pflanzen ca. 3 Wochen nach dem Auflaufen zeigen. Insgesamt wurden ca. 150 Eubakterien, 50 Streptomyceten, 50 Pilze und diverse kommerzielle Biopräparate getestet. In allen untersuchten Gruppen wurden wirksame Isolate bzw. Präparate gefunden. Allerdings ließen sich die Ergebnisse bei Wiederholung der Versuche häufig nicht reproduzieren. Die Variabilität war bei den geprüften Eubakterien wesentlich höher als bei den Streptomyceten und Trichoderma-Isolaten. Eines der Streptomyceten-Isolate zeigte in nahezu allen Versuchen eine stabile Wirksamkeit. Feldversuche, die im Herbst 2002 angelegt wurden, sollen zeigen, ob die Aktivität auch unter Freilandbedingungen vorhanden ist.

Patel, A. V., Fehmer, M. und Vorlop, K. D.; Institut für Technologie und Biosystem-technik, FAL, Bundesallee 50, 38116 Braunschweig; e-mail: anant.patel@fal.de

Im biologischen Pflanzenschutz herrscht ein großer Bedarf für Produkte auf der Grundlage von Pseudomonaden. Ein Hauptproblem ist die mangelnde Trocknungs- und Lagerfähigkeit der Gram-negativen Bakterien. Überlebensraten nach (technischer) Trocknung liegen bei 0,1 - 10 %. Hier zeigen wir erste Ergebnisse zur Identifizierung trocknungsrelevanter Parameter für freie Zellen und Übertragung auf ein Filmcoating von Zuckerrübensamen im Technikumsmaßstab. P. fluorescens BA2002 wurde in Coatingmaterial unter definierten Bedingungen getrocknet, wobei Temperatur, Luftfeuchte, Luftdruck, Konvektion, Wassergehalt und Trocknungszeit gemessen wurden. Danach wurden Zellen unter definierten Bedingungen in 0,9 % NaCl rehydriert und für eine cfu-Bestimmung ausplattiert. Zuerst wurde der Einfluss des Kulturalters auf die Überlebensrate im Coatingmaterial bestimmt. Dabei wurde festgestellt, dass 48 h alte Zellen (stationäre Wachstumsphase) höhere Überlebensraten lieferten als 72 oder 96 h alte (spät-stationäre Wachstumsphase). Dann wurde der Einfluss des Trocknungsvolumens auf die Überlebensrate im Coatingmaterial ermittelt. Für Volumina von 2-100 µl stieg die Überlebensrate mit abnehmenden Volumen. Für 2 µl ergab sich eine Überlebensrate von 70 %. Außerdem wurde der Einfluss eines Vakuums von 100-1013 mbar auf die Überlebensrate untersucht. Dabei zeigte sich, dass die Überlebensrate mit zunehmendem Vakuum von 70 % bis auf 13 % abnahm. Auch der Einfluss der Trocknungstemperatur wurde untersucht: Dazu wurden Proben bei 20 bis 60°C getrocknet und anschließend rehydriert. Die Überlebensrate nahm dabei mit abnehmender Temperatur von 8 % auf 75 % zu. Schließlich wurde ein Prozess am Dragierkessel etabliert, bei dem 1 kg Zuckerrübensamen mit 100 ml Coatingmaterial (2*10¹² cfu) besprüht und getrocknet wurden. (1,5*10⁷ cfu/Samen). Gemessen wurde Sprüh- und Trocknungsdauer, Zuluft- und Produkttemperatur, Wassergehalt und -aktivität, Samengewicht sowie cfu/Samen. Wurde die Rehydrierungszeit verlängert, so ergaben sich höhere Überlebensraten, die im Extremfall 10 % (1,5*10⁶ cfu/Samen) betrugen. Dieser Effekt soll im weiteren untersucht werden. Die im Labormaßstab erhaltenen hohen Überlebensraten von 70 % lassen sich nur nach gründlicher Erforschung aller trocknungsrelevanten Parameter in den Technikumsmaßstab übertragen.

Stephan, D., Kassa, A. und Zimmermann G.; Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Institut für Biologischen Pflanzenschutz, Heinrichstraße 243, 64287 Darmstadt; e-mail: d.stephan@bba.de

In einer Public-Privat-Partnership (PPP) Maßnahme wurde unter Beteiligung der BBA, der FZB-Biotechnik GmbH und der GTZ ein Projekt zur Produktion und Vermarktung eines Mycoinsektizides zur Heuschreckenbekämpfung in Afrika durchgeführt. Für eine Produktion insektenpathogener Pilze wurde die Fermentation in Flüssigkultur als eine geeignete Technologie bezüglich kommerzieller Produktion angesehen und ein Flüssigfermentationsverfahren für Metarhizium anisopliae var. acridum entwickelt. Die Ausbeute nach 72 Stunden belief sich auf bis zu 1x10⁹ Submerssporen bzw. Submerskonidien pro ml. Es zeigte sich allerdings, dass das Wachstum und die Qualität der Submerssporen stark von der Medienwahl und Prozesssteuerung beeinflusst wurden. Das Scale up bis zu 3.000 Liter Fermentervolumen verlief vielversprechend, so dass eine industrielle Produktion von Submerssporen technisch möglich scheint. Für in Submerskultur gebildete Sporen wurde ein schonendes Sprühtrocknungsverfahren entwickelt und mit der Gefrier- und Wirbelschichttrocknung verglichen. Getrocknete Submersporen unterschieden sich nicht in ihrer Keimfähigkeit und Virulenz von frisch produzierten Submerssporen. In einjährigen Lagerungsversuchen lag die Keimfähigkeit bei 5°, 20° und 30° C Lagerungstemperatur bei 73, 68 und 38 %. Nach vierjähriger Lagerung bei 5° C keimten noch 81% der getrockneten Submerssporen des Isolats IMI 330189 aus. In freilandnahen Versuchen in Mauretanien und Niger wurde die Wirkung maßgeblich durch die verwendete Formulierung beeinflusst.