Brassica napus L.) - ediss.sub.uni- · PDF fileTabellenverzeichnis iv Tabellenverzeichnis...
date post
19-Jun-2019Category
Documents
view
216download
0
Embed Size (px)
Transcript of Brassica napus L.) - ediss.sub.uni- · PDF fileTabellenverzeichnis iv Tabellenverzeichnis...
Einfluss von Gluconasturtiin und
2-Phenylethylisothiocyanat auf die
Rhizosphrenmikroflora beim Raps
(Brassica napus L.)
Dissertation
zur Erlangung des Doktorgrades
des Fachbereiches Biologie
der Universitt Hamburg
vorgelegt von Angelika Susanne Rumberger
aus Hamburg
2002
Inhaltsverzeichnis
i
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung 2. Material und Methode2.1 Verwendete Sorten
2.1.1 Winterraps2.1.2 Sommerraps
2.2 Anzucht und Kultur2.2.1 Feldversuche2.2.2 Gewchshausversuche
2.3 Probennahme2.3.1 Probennahme in Feld- und Topfversuchen2.3.2 Probennahme bei Rhizotronversuchen
2.4 Trockenmassebestimmung2.5 Bodenfeuchtebestimmung2.6 PEITC-Konzentrationsbestimmung2.7 Analyse der funktionellen Diversitt
2.7.1 BIOLOG-ecoplates2.7.2 Mikrotiterplatten zur Untersuchung der PEITC-, PPN-, SCN-
Empfindlichkeit2.8 Diversittsanalysen auf DNA-Basis
2.8.1 DNA-Isolierung2.8.2 Polymerasekettenreaktion2.8.3 Denaturierende Gradienten Gelelektrophorese2.8.4 Frben und Detektieren der Banden
2.9 Darstellung der aktiven Mikroflora2.10 Statistische Auswertung
3. Experimente3.1 PEITC im Boden: Abbau und Wirkung auf Mikroorganismen
3.1.1 Abbau von PEITC im Boden3.1.2 Vernderung der Empfindlichkeit der Bodenmikroflora gegenber PEITC,
PPN und SCN- in Abhngigkeit von der Vorbehandlung3.1.3 Wirkung von PEITC auf Bodenmikroorganismen
3.2 Entwicklung der PEITC-Konzentration in der Rhizosphre und derZusammensetzung der Rhizosphrenmikroflora mit der Zeit
3.2.1 Feldversuche mit Winterraps3.2.1.1 Winterrapsfeldversuch 1999/20003.2.1.2 Winterrapsfeldversuch 2000/2001
3.2.2 Feld- und Gewchshausversuche mit Sommerraps
1555555566666677
7888
10111112
151515
1515
1616161617
Inhaltsverzeichnis
ii
3.2.2.1 Sommerrapsfeldversuch 20003.2.2.2 Sommerrapsfeldversuch 20013.2.2.3 Gewchshausversuch
3.3 Rumliche Unterschiede der PEITC-Konzentration und der Artenzusammensetzungder Mikroflora in der Rhizosphre3.3.1 Rhizotronversuch mit Winterraps3.3.2 Rhizotronversuch mit Sommerraps
3.4. Langfristige Auswirkung des durch PEITC vermittelten Einflusses der Rapswurzelauf die Bodenmikroflora3.4.1 Folgeversuch A
3.4.1.1 Vorkultur A3.4.1.2 Folgekultur A
3.4.2 Folgeversuch B3.4.2.1 Vorkultur B3.4.2.2 Folgekultur B
4. Ergebnisse4.1 PEITC im Boden: Abbau und Wirkung auf Mikroorganismen
4.1.1 Abbau von PEITC im Boden4.1.2 Vernderung der Empfindlichkeit der Bodenmikroflora gegenber PEITC,
PPN und SCN in Abhngigkeit von der Vorbehandlung.4.1.3 Wirkung von PEITC auf Bodenmikroorganismen4.1.4 Zusammenfassung
4.2. Entwicklung der PEITC-Konzentration in der Rhizosphre und derZusammensetzung der Rhizosphrenmikroflora mit der Zeit4.2.1 Winterraps
4.2.1.1 Feldversuch 99/004.2.1.2 Feldversuch 2000/20014.2.1.3 Zusammenfassung
4.2.2 Feldversuche mit Sommerraps4.3.2.1 Feldversuch 20004.2.2.2 Feldversuch 20014.2.2.3 Entwicklung der PEITC-Konzentration in der Rhizosphre von
Keimung bis zur Blte4.2.3 Zusammenfassung
4.3 Rumliche Unterschiede der PEITC-Konzentration und der Artenzusammensetzungder Mikroflora in der Rhizosphre4.3.1 Rhizotronversuch mit Winterraps4.3.2 Rhizotronversuch mit Sommerraps4.3.3 Zusammenfassung
171717
181818
19191919202020
222222
232627
2929293235363639
4143
45454749
Inhaltsverzeichnis
iii
4.4. Langfristige Auswirkung des durch PEITC vermittelten Einflusses der Rapswurzelauf die Bodenmikroflora4.4.1 Folgeversuch A
4.4.1.1. Vorkultur A4.4.1.2 Folgekultur A4.4.1.3 Zusammenfassung
4.4.2 Folgeversuch B4.4.2.1 Vorkultur B4.4.2.2 Folgekultur B4.4.2.3 Zusammenfassende Betrachtung der Versuche 4.4.2.1 und 4.4.2.2
4.4.3 Zusammenfassung der Versuche 4.4.1 und 4.4.24.5 Zusammenfassung der Ergebnisse
5. Diskussion5.1 Einfluss von endogenen und exogenen Faktoren auf die PEITC-Abgabe bei Raps
5.1.1 Grenordnung der PEITC Abgabe5.1.2 Wirkung endogener Faktoren auf die PEITC-Abgabe5.1.3 Bedeutung exogener Faktoren fr die PEITC-Abgabe
5.2 Einfluss von PEITC und anderen Umweltfaktoren auf die Artenzusammensetzungder Rhizosphrenmikroflora5.2.1 Abbau von PEITC im Boden5.2.2 Empfindlichkeit von Bodenmikroorganismen gegenber PEITC5.2.3 Grenzen der zur Beschreibung der Bodenmikroflora eingesetzten
Methoden5.2.4 Umwelt- und entwicklungsbedingte Vernderungen der Artenzusammensetzung
der Rhizosphrenmikroflora5.3 PEITC in der Pflanzen-Mikroben-Wechselbeziehung
5.3.1 PEITC in der Wechselwirkung wurzelferner Boden Rhizosphre5.3.2 PEITC in den Wechselwirkungen der Rhizosphrenmikroorganismen
untereinander5.3.3 Wirkung von Rhizosphrenmikroorganismen auf die Pflanze unter
PEITC-Einfluss5.3.4 Schlussfolgerungen fr den Einsatz von glucosinolatreichem Raps fr den
Pflanzenschutz5.5 Zusammenfassung der Diskussion
6. Zusammenfassung7. LiteraturLebenslaufDanksagung
5151515355555556585961
6363636466
697070
71
737879
81
82
8486
87899697
Tabellenverzeichnis
iv
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: PEITC-, PPN- und SCN Endkonzentrationen [mol l-1] bei 200 lKavernenfllung auf Mikrotiterplatten zur Untersuchung der PEITC-, PPN-,SCN-Empfindlichkeit.
Tabelle 2: Sequenz, Zielorganismen und Literaturquelle der zur Darstellung der pro-und eukaryotischen Rhizosphrenmikroflora verwendeten Primer.
Tabelle 3: Zur Darstellung der pro- und eukaryotischen Rhizosphrenmikrofloraverwendete PCR-Zyklen mit Literaturquelle.
Tabelle 4: Anzahl der Parallelen pro Behandlungsvariante im Versuch 3.4.1.2.
Tabelle 5: Anzahl der Parallelen pro Behandlungsvariante im Versuch 3.4.2.2.
Tabelle 6: Entwicklungsstadium, Bodenfeuchte in [% (g/g)], Trockenmasse derPflanzen [g] und PEITC-Konzentration in der Rhizosphre bezogen auf dasBodenfrischgewicht [pmol g-1] der Sorten Emerald und Mohikan imFeldversuch 1999/2000.
Tabelle 7: Einfluss von Pflanze und Umwelt auf die Artenzusammensetzung derRhizosphrenmikroflora bei einem Feldversuch mit Emerald und Mohikanim Versuchsjahr 1999/2000.
Tabelle 8: Entwicklungsstadium, Bodenfeuchte in [% (g/g)], Trockenmasse derPflanzen [g] und PEITC-Konzentration in der Rhizosphre bezogen auf dasBodenfrischgewicht [pmol g-1] der Sorten Emerald und Mohikan imFeldversuch 2000/2001.
Tabelle 9: Einfluss von Pflanze und Umwelt auf die Artenzusammensetzung derRhizosphrenmikroflora bei einem Feldversuch mit Emerald und Mohikanim Versuchsjahr 2000/2001.
Tabelle 10: Entwicklungsstadium, Bodenfeuchte in [% (g/g)], Trockenmasse derPflanzen [g] und PEITC-Konzentration in der Rhizosphre bezogen auf dasBodenfrischgewicht [pmol g-1] von Monty und Rainbow in Feldkultur imVersuchsjahr 2000 an vier Probennahmeterminen.
Tabelle 11 Einfluss von Pflanze und Umwelt auf die Artenzusammensetzung derRhizosphrenmikroflora bei einem Feldversuch mit Monty und Rainbow imVersuchsjahr 2000.
8
9
10
20
21
30
31
33
35
37
38
Tabellenverzeichnis
v
Tabelle 12: Entwicklungsstadium, Bodenfeuchte in [% (g/g)], Trockenmasse derPflanzen [g] und PEITC-Konzentration in der Rhizosphre bezogen auf dasBodenfrischgewicht [pmol g-1] von Monty und Rainbow in Feldkultur imVersuchsjahr 2000 an vier Probennahmeterminen.
Tabelle 13: Einfluss von Pflanze und Umwelt auf die Artenzusammensetzung derRhizosphrenmikroflora bei einem Feldversuch mit Monty und Rainbow imVersuchsjahr 2001.
Tabelle 14: Einfluss von Pflanze und Umwelt auf die Artenzusammensetzung deraktiven und der gesamten Rhizosphrenmikroflora bei einem Rhizotronversuchmit Emerald und Mohikan im Gewchshaus.
Tabelle 15: Einfluss von Pflanze und Umwelt auf die Artenzusammensetzung deraktiven und der gesamten Rhizosphrenmikroflora bei einem Rhizotronversuchmit Monty und Rainbow im Gewchshaus.
Tabelle 16: Bodenfeuchte [% (g/g)], Sprosstrockenmasse [mg] und PEITC-Konzentration in der Rhizosphre bezogen auf das Bodenfrischgewicht[pmol g-1] der Sorten Monty und Rainbow nach 32 TagenGewchshauskultur auf Versuchsfeldboden.
Tabelle 17: Sprosstrockenmasse pro Pflanze [mg] und PEITC-Konzentration in derRhizosphre bezogen auf das Bodenfrischgewicht [pmol g-1] der SortenMonty und Rainbow nach 35 Tagen Gewchshauskultur auf Substrat, aufdem zuvor Monty oder Rainbow kultiviert wurde.
Tabelle 18: Bodenfeuchte [% (g/g)], PEITC-Konzentration in der Rhizosphre bezogenauf das Bodenfrischgewicht bezogen auf das Bodenfrischgewicht [pmol g-1],Spross- und Wurzeltrockenmasse [mg] pro Topf nach Kultur der SortenMonty und Rainbow ber 41 Tage im Kulturschrank.
Tabelle 19: Sprosstrockenmasse pro Pflanze [mg] und PEITC-Konzentration in derRhizosphre bezogen auf das Bodenfrischgewicht [pmol g-1] der SortenMonty und Rainbow nach 21 Tagen Kultur auf unterschiedlichvorbehandelten Substrat.
Tabelle 20: Einfluss von Pflanze und Umwelt auf die Artenzusammensetzung derRhizosphrenmikroflora nach 21 Tagen Kultur von Monty und Rainbow imKlimaschrank auf unterschiedlich vorbehandeltem Substrat.
39
41
46
49
51
54
56
57
58
Abbildungsverzeichnis
vi
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Entstehung von 2-Phenylethylisothiocyanat (PEITC) durch spontaneintramolekulare Umlagerung nach hydrolytischer Spaltung des Gluconasturtiindurch die Myrosinase.
Abbildung 2: Abnahme der PEITC-Konzentration [pmol g-1] gegen die Zeit [h] insterilem und unst