An investigation of nematode biological control potential in rice under oxic and anoxic soil environments
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Insgesamt wurden in diesem Projekt vier Mikroorganismen-Stämme auf ihr mögliches Potential hin untersucht, den Befall von Reis durch M. graminicola signifikant zu reduzieren. Das Ziel war, ein oder mehrere Isolate zu identifizieren, die dann möglichweise in vivo den Einsatz von giftigen Nematiziden reduzieren helfen könnten, um Ernteverluste durch Nematoden zu minimieren. Da ein möglicher Wirkmechanismus sein könnte, dass die Mikroorganismen mit Hilfe von Chitinasen das Chitin der Ei-Hülle abbauen und somit den Reproduktionszyklus der Nematoden behindern, wurde zunächst diese Möglichkeit näher untersucht. Dabei konnte für Ni9mo3 auch eindeutig die Fähigkeit zum Abbau von Chitin sowohl unter aeroben als auch unter anaeroben Bedingungen, wie sie im Reisanbau häufig anzutreffen sind, nachgewiesen werden. Eine Fähigkeit zu haben, bedeutet aber noch lange nicht, diese auch ständig zu nutzen. Und ob sich eine mögliche Nutzung dieser Fähigkeit überhaupt auf die Stärke des Nematodenbefalls auf Reis auswirken würde, wurde dann in vivo in mehreren Experimenten untersucht unter Wachstumsbedingungen, die den Anzuchtbedingungen von Reis in seinen Anbauländern in Asien so gut wie möglich nachempfunden wurden. Dabei konnten insgesamt gesehen keine reproduzierbare signifikante Biokontroll-Aktivität gefunden werden. Häufig ließ die erste Durchführung eines Experiments hoffen, dass es diese Biokontroll-Aktivität geben könnte, aber bei der Wiederholung des Experiments konnte sie nicht mehr nachgewiesen werden und war damit nicht reproduzierbar. Dieses Ergebnis bedeutet jedoch nicht zwangsläufig, dass es eine Biokontroll-Aktivität bei den untersuchten Isolaten nicht gibt. Möglicherweise konnten sie unter den uns zur Verfügung stehenden Bedingungen nur nicht gezeigt werden, denn die verwendeten Mikroorganismen sind lebende Organismen mit komplizierten Interaktionsmechanismen mit ihrer Wirtspflanze und anderen Lebewesen wie den Nematoden. Jede Veränderung der gewohnten Lebensbedingungen könnte auch zu einer Veränderung eines möglichen Biokontroll-Mechanismus führen. Wir benutzten bei unseren in vitro Wachstumsversuchen ein Minimal-Medium und bei den Gewächshausversuchen eine hiesige autoklavierte Sand-Felderde-Mischung von 2:1. Wir wollten damit eine ähnliche Zusammensetzung der Erde wie in Asien simulieren. Aber exakt die gleiche Erde konnte das natürlich nicht sein, auch im Hinblick auf die Mikroorganismenzusammensetzung. Die von uns untersuchten Isolate waren aus in Asien kultivierten Pflanzen isoliert worden. Möglicherweise fehlten weitere notwendige Interaktionspartner, die bei dem Isolierungsprozess verloren gegangen waren. Hinzu kam, dass die Anzuchtbedingungen im Gewächshaus ziemlich großen Schwankungen unterlagen. Aufgrund unserer Jahreszeiten reichten die Temperaturextreme von +15 °C im Winter bis hin zu +45 °C im Sommer. In Asien herrschte zum Vergleich eine ständige Temperatur um 28 °C. Ebenso änderten sich hier im Laufe des Jahres die Tageslängen und damit die Lichtverhältnisse. Zwar benutzen wir zusätzlich täglich zwölf Stunden lang Kunstlicht, aber auch das entsprach nicht exakt dem Sonnenlicht. Deutlich sichtbar wuchs der Reis am besten, wenn die Temperaturen im Gewächshaus um 28 °C herum lagen, während sonst die Blätter schnell gelb wurden und insgesamt deutlich langsamer wuchsen. Alternativ benutzten wir im Winter eine Anzuchtkammer. Hier konnte zwar die Temperatur konstant eingestellt werden, aber der Reis blühte deutlich früher als im Gewächshaus und in der Natur, was wir auf die unterschiedlichen Lichtbedingungen zurückführten. Diese Ergebnisse deuten an, dass ein mögliches biologisches Kontrollsystem zwischen Reis, Bakterien und Nematoden sehr wahrscheinlich komplizierter ist als zuerst angenommen wurde. Wenn weitere Forschungen in diese Richtung betrieben würden, wäre darauf zu achten, dass die Anzuchtbedingungen (Anzuchtmedium, Temperatur, Lichtverhältnisse) möglichst konstant und den natürlichen Bedingungen in Asien so ähnlich wie möglich gehalten werden.
