DD284800A5

DD284800A5 - Verfahren zur stimulierung des wurzelwachstums von mais mit hilfe von florobacterium spec.

Info

Publication number: DD284800A5
Application number: DD32940289A
Authority: DD
Inventors: Otto Jahn; Ingrid Pfleger; Christof Herrmann; Guenther Ruhland; Horst Unger; Wolfgang Stanko
Original assignee: Adl Der Ddr,Fz Fuer Bodenfruchtbarkeit Muencheberg,Dd
Priority date: 1989-06-09
Filing date: 1989-06-09
Publication date: 1990-11-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stimulierung des Wurzelwachstums von Mais mit Hilfe von Flavobacterium spec. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem das Wurzelwachstum von Mais, ohne mechanische Eingriffe und ohne den Einsatz von chemischen Effektoren kostenguenstig und stabil stimuliert werden kann. Die Behandlung von Maissamen mit Flavobacterium spec. IMET 11360 bzw. mit Kulturfiltrat von Flavobacterium spec. IMET 11360 fuehrt zu einem Anstieg der Wurzeltrockenmasse, der Wurzellaenge, der Wurzelverzweigung und einer insgesamt erhoehten Durchwurzelungsleistung der Pflanzen im Vergleich zu den nicht mit Flavobacterium spec. IMET 11360 bzw. mit Kulturfiltrat von Flavobacterium spec. IMET 11360 behandelten Kontrollpflanzen. Diese Ergebnisse konnten sowohl im sterilen Labor- als auch im unsterilen Gefaeszversuch nachgewiesen werden.{Wurzel; Wurzelwachstum; Samenbehandlung; Effektor; Mais; Kulturfiltrat; Boden; Trockenmasse; Flavobacterium}

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Neben der mechanischen Tieflockerung des Bodens, die äußerst energieaufwendig und mitunter nur kurzzeitig ertragswirksam ist, sucht man weltweit nach alternativen Lösungen, um Schadverdichtungen des Bodens entgegenzuwirken.

Eine aussichtsreiche Lösung darin, die Pflanzenwurzel auf geeignete Weise so zu beeinflussen, daß sie ohne mechanische Hilfe in der Lage ist, Sperrschichten im Boden zu überwinden b2w. ein optimal entwickeltes Wurzelsystem auszubilden.

Pflanzen mit einem gut entwickelten Wurzelsystem finden, insbesondere auf Böden mit Schadverdichtungen, günstigere Wachstumsbedingungen. Sie können durch eine verbesserte Tiefenausbreitung der Wurzel im Unterboden vorhandene Wasser- und Nährstoff reserven zusätzlich nutzen und so Trockenstreß mit geringerer Ertragsdepression überstehen.

Es liegen Untersuchungsergebnisse vor, wonach durch Zugabe von Wachstumsregulatoren in den Boden ein deutlicher Stimulierungseffekt auf die Tiefenausbreitung und Verzweigung von Luzernewurzeln ausgeübt werden kann (SAINI, 1978,1979).

Daneben gibt es eine Reihe von Verfahren, bei denen man durch die Applikation von Mikroorganismen das Wachstum von Pflanzenwurzeln beeinflußt.

Es ist bekannt, daß es zwischen höheren Pflanzen und Mikroorganismen Wechselwirkungen gibt, in denen auf die eine oder andere Weise das Pflanzenwachstum gefördert wird.

Neben der biologischen Stickstoffixierung in der Symbiose Rhizobioum-Leguminosen, der wohl am besten untersuchten Interaktion zwischen Mikroorganismen und Pflanze, existiert eine Reihe weiterer Wechselwirkungen, die mehr oder weniger das Pflanzenwachstum beeinflussen.

STROBEL et al., (1984,1985) konnten nach Inokulation mit Hr-Plasmid tragenden Agrobacterium-Bakterien feststellen, daß das Wurzelwachstum einer Reihe von Kulturpflanzen gegenüber der unbehandelten Kontrolle signifikant verbessert war.

TENZER (1985) beschreibt ein Verfahren zur Stimulierung des Wurzelwachstums von Tomatenpflanzen mit Hilfe eines Präparates, das Bakterien der Gattung Escherichia bzw. Bacillus und Grünalgen der Gattung Chlorella enthält.

Aspergillus flavus-oryzae NRRL 458 (A. wentii, A. tamari) bewirkt bei verschiedenen Kulturpflanzen neben einem deutlichen Ertragsanstieg auch eine verbesserte Wurzelentwicklung (LEISTNER, 1987). DOMMERGNESetal. (1979) beschreibt eine Methode zur Beeinflussung des Pflanzenwachstums mit Hilfe eines mikrobenhaltigen Präparates. Bei der Mehrzahl der geprüften Varianten lag das Trockengewicht der Wurzel deutlich über dem der unbehandelten Kontroll pflanzen.

BERSTETSKII et al. (1985) konnten mittels eines Arthrobacter mysorens-7 Nr. 164 haltigen Bakteriendüngers den Ertrag und den Proteingehalt von Futtergräsern deutlich steigern.

Zur Zeit ist kein Patent bekannt, bei dem mit Bakterien der Gattung Flavobacterium das Wurzelwachstum von Mais verbessert werden kann.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, mit dem das Wurzelwachstum von Mais ohne mechanische Eingriffe und ohne den Einsatz von chemischen Effektoren kostengünstig und stabil stimuliert werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch den Einsatz von Flavobacterium spec. IMET11360 die gegenüber der im Boden bzw. in der Rhizosphäre von Mais existierenden Mikrobenpopulation konkurrenzfähig bzw. resistent sind, bei Mais die Wurzeltrockenmasse, die Wurzellängensumme bzw. insgesamt die Durchwurzelungsleistung zu steigern. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Samen von Mais vor der Aussaat mit Flavobacterium spec. IMET11360 behandelt wird. Die Applikation der Bakterien erfolgt als wäßrige Suspension. Durch die biologische Aktivität von Flavobacterium spec. IMET11360 wird die Wurzeltrockenmasse und die Wurzellängensumme von Maispflanzen im Vergleich zu den unbehandelten Kontrollpflanzen im Gefäßversuch signifikant erhöht. Die Wurzelentwicklung von Maiskeimlingen wird durch die Behandlung mit zellfreiem Kulturfiltrat signifikant stimuliert. Die Blattapplikation von Kulturfiltrat führt bei Maisjungpflanzen ebenfalls zu einer signifikanten Stimulierung des Wurzelwachstums. Die Applikation von Flavobacterium spec. IMET11360 hat den Vorteil, daß ohne weitere Manipulation bzw. die Zugabe von Wirkstoffen oder Düngemitteln das Wurzelwachstum von Mais wesentlich verbessert werden kann.

Ausfuhrungsbeispiel Die Erfindung soll an Beispielen näher erläutert werden. Beispiel 1

10 Maissamen der Sorte 'BEMA 210' werden nach Oberflächensterilisation und Vorquellem in sterilem Leitungswasser auf mit

Glaskugeln (Durchmesser 1,8 bis 2,5mm) halbgefüllte Petrischalen (Durchmesser 9cm) ausgelegt. Die Petrischale enthält 15ml Kulturfiltrat von Flavobacterium spec. IMET11360. Das Kulturfiltrat wurde auf folgende Weise gewonnen: Zellen von Flavobacteriumspec. IMET11360 werden 5 Tage bei 23*C in 500 ml Standrundkolben auf Schüttelsieben kultiviert. Jeder Kolben

enthält 100ml Nährlösung folgender Zusammensetzung:

5,0 g Glyzerin

2,5 gPepton

1,0 g KjHPO₄

0,04 g CaCO₃

3,0 g NaCI

0,25 g MgSO₄

0,01 g FeSO, und

1 000 ml Aqua dest. (pH 7,0)

Nach Abbruch der Kultivierung wird die Zellmasse durch Zentrifugation abgetrennt und der Überstand mit Leitungswasser 5fach verdünnt. Der pH-Wert wird auf 6,5 eingestellt. Der so vorbehandelte Überstand wird steril filtriert und bildet das zellfreie Kulturfiltrat Als Kontrolle dienen 5fach verdünnte sterilisierte Bakteriennährlösung bzw. Leitungswasser mit einem pH-Wert von 6,5. Die Keimung und weitere Entwicklung der Maissämlinge erfolgt in einer Wachstumskammer (22⁰C, 6000 Lux, 14 Stunden hell). Nach 9 Tagen wird der Versuch abgebrochen. Die ermittelten Werte sind in Tab. 1 zusammengefaßt.

Tab. 1 Wirkung von Flavobacterium spec. IMET11360 - Kulturfiltrat auf das Sproß- und Wurzelwachstum von Maissämlingen ¹BEMA 210'

Behandlung	Wurzelanzahl (Anzahl)	(K)	Wurzellänge (cm) (%)	100 155	Verzweigung (Anzahl)	(K)	Sproßlänge (cm) (%)
Kontrolle Flavobacterium spec. IMET11360	9 9	100 100	13,2 20,4	25 82	100 328	10,9 100 12,7 117

Beispiel 2

Nach den Angaben im Beispiel 1 wurde Kulturfiltrat von Flavobacterium spec. IMET11360 bzw. Zellen einer 24-h-Kultur von Flavobacterium spec. IMET11360 zur Stimulierung des Wurzelwachstums von Mais verwendet. Vorgekeimte Samen von Mais 'BEMA 210' wurden im Tauchverfahren mit einer Bakteriensuspension von Flavobacterium spec. IMET11360 behandelt. Die Kultivierung der so vorbehandelten Maissämlinge erfolgte im Laborglasröhrenversuch (PFLEGER und JAHN, 1988) in einem Substratgemisch aus Löß-Fahlerde-Oberboden und Quarzsand (Mischungsverhältnis 4:1) für die Dauer von 50 Tagen. 34 bzw. 50 Tage nach der Aussaat wurden die Wurzel- und Sproßparameter dieser Pflanzen im Vergleich zu den nicht behandelten Kontrollpflanzen bestimmt (Tabelle 2).

Tab.2 Einfluß von Flavobacterium spec. IMET11360 auf Wurzel-und Sproßparameter von Mais Behandlung Wurzellängensumme Wurzeltrockenmasse Sproßtrockenmasse

(cm · cm"²) (mg/Gefäß) (mg/Gefäß)

34Tage 34Tage 50Tage 34Tage SOTage

Kontrolle ÜÜ 173,6 345,9 933,8 1545,1 Flavobacterium spec.

IMET11360 1,456 253,5 451,1 1 135,4 1 784,0

Beispiel 3

Nach den Ausführungen unter Beispiel 2 werden unbehandelte Maissämlinge in Laborglasröhren in unsterilem Bodensubstrat kultiviert. An 8Tage alten Maispflanzen wurde eine Blattapplikation von Flavobacterium spec. IMET11460- Kulturfiltrat, das nach der Vorschrift in Beispiel 1 hergestellt wurde, durchgeführt. Die Entwicklung von Sproß- und Wurzelparameter wurde 34 bzw. 50 Tage nach der Aussaat bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.

Tab.3 Einfluß einer Blattapplikation von Flavobacterium spec. IMET11360 - Kulturfiltrat auf Sproß- und Wurzelparameter von Mais

Behandlung Wurzellängensumme Wurzeltrockenmasse Sproßtrockenmasse

(cm · cm"²) (mg/Gefäß) (mg/Gefäß)

34 Tage 34 Tage 50 Tage 34 Tage 50 Tage

Kontrolle Ü92 173^6 345U 933Ü 1545,1 Flavobacterium spec.

IMET11360 1,506 288,2 500,0 1250,2 1971,7

Beispiel 4 Nach den Angaben im Beispiel 2 wurde das Substrat (Löß-Fahlerde-Quarzsand) mit Flavobacterium spec. IMET11360 versetzt. Samen von Mais wurden im Substrat zum Keimen gebracht und die Pflanzen für 35 Tage kultiviert. Wurzellängensumme. Wurzeltrockenmasse sowie Sproßtrockenmasse wurden 13 bzw. 35 Tage nach der Aussaat bestimmt. Die Werte sind in Tabelle

zusammengefaßt.

Tab. 4 Einfluß einer Bodenapplikation von Flavobacterium spec. IMET11360 auf Wurzel- und Sproßparameter von Mais Behandlung Wurzellängensumme Wurzeltrockenmasse Sproßtrockenmasse

(cm · cm"²) (mg/Gefäß) (mg/Gefäß)

13 Tage 35 Tage 35 Tage 35 Tage

Kontrolle 1,218 1,798 282,0 1333,2

Flavobacterium spec.

10³cfu-g 1,678 2,390 299,0 1289,0

10⁵cfu g 1,623 2,168 243,2 1144,9

Claims

Verfahren zur Stimulierung des Wurzel Wachstums von Mais mit Hilfe von Flavo bacterium spec, dadurch gekennzeichnet, daß der Samen von Mais vor der Aussaat mit Flavobacterium spec. IMET11360 behandelt wird.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stimulierung des Wurzelwachstums von Mais mit Hilfe von Flavobacterium spec. Sie kann in der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion angewendet werden.