Deciphering the complex interaction of microbial inoculants with plants
Seiten
2020
Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI) (Verlag)
978-3-95547-087-6 (ISBN)
Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI) (Verlag)
978-3-95547-087-6 (ISBN)
Plant growth promoting microorganisms (PGPM) have been proven as an efficient and environmentally friendly alternative of agrochemicals. PGPM interact with roots, affect plant growth and nutrient acquisition. Combined cultivation-dependent and independent methods to monitor PGPM and to investigate the microbial communities in the rhizosphere led to better
understanding of the complex interactions in the rhizosphere. Pseudomonas sp. RU47 is a rhizosphere-competent strain showing plant growth-promoting and biocontrol activities. The genome sequence of plant beneficial strain RU47 was analyzed and revealed that the strain belongs to the P. koreensis cluster and likely represents a novel distinct species. Several genes contributing to the plant growth-promoting and biocontrol activities were also identified. Based
on the genome sequence data of RU47, primers targeting four different genes potentially involved in plant-bacteria interaction were designed and used for detection and quantification of RU47 in total community DNA from the rhizosphere of tomato and maize plants grown in soils with reduced P-fertilization. RU47 could be detected in the rhizosphere of tomato and maize six weeks after planting. The influence of four PGPM (Trichoderma harzianum T-22, Pseudomonas sp. DSMZ 13134, Bacillus amyloliquefaciens FZB42 and Pseudomonas sp. RU47) on the growth of tomato and maize plants as well as on the rhizosphere microbial community under reduced P supply conditions were tested. High rhizocompetence of bacterial inoculants was observed on tomato roots and positively correlated with plant growth and shoot nutrient accumulation.
Furthermore, the bacterial inoculants stimulated the plant growth and overlapping rhizosphere community changes of tomato plants. All the inoculants colonized the maize roots and beneficially changed the rhizosphere bacterial community which led to increased maize plant mass. This study supports potential use of RU47 in agriculture, which might contribute to a reduced application of pesticide and mineral fertilizer. Moreover, this research showed the successful ability of PGPM to colonize the plant roots, leading to a massive increase in the plant growth which might be also due to the shifts in the rhizosphere microbiome detected. Pflanzenwachstumsfördernde Mikroorganismen (PWFM) stellen eine effiziente und umweltfreundliche Alternative zu Agrochemikalien dar. PWFM interagieren mit Wurzeln, beeinflussen das Pflanzenwachstum und die Nährstoffversorgung. Die Kombination von kultivierungsabhäingigen und -unabhängigen Methoden zur Überwachung von PWFM und
Untersuchung der mikrobiellen Gemeinschaften in der Rhizosphare führte zu einem besseren Verständnis der komplexen lnteraktionen in der Rhizosphäre. Pseudomonas sp. RU47 ist ein Rhizosphären-kompetenter Stamm, der sowohl pflanzenwachstumsfördernde als auch Biokontroll-Aktivitaten besitzt. Die Untersuchung der Genomsequenz von RU47 zeigte, dass der Stamm zu dem taxonomischen Cluster P. koreensis gehört und möiglicherweise eine neue Spezies repräsentiert. Es konnten verschiedene Gene identifiziert werden, die eine Rolle bei den pflanzenwachstumsfördernden und Biokontroll-Aktivitäten spielen. Basierend auf der RU47-Genomsequenz wurden Primer für vier verschiedene Gene, potentiell involviert in Pflanzen-Bakterien-Interaktionen, entworfen und für die Detektion und Quantifizierung von RU47 in
Gesamt-DNA der Rhizosphäre von Tomate und Mais, die in Boden mit reduzierter P-Düngung angebaut wurden, getestet. RU47 wurde in der Rhizosphäre von Tomate und Mais sechs Wochen nach Pflanzung detektiert. Der Einfluss von vier PWFM (Trichoderma harzianum T-22, Pseudomonas sp. DSMZ 13134, Bacillus amyloliquefaciens FZB42 und Pseudomonas sp. RU47) auf das Wachstum von Tomate und Mais sowie auf die mikrobielle Gemeinschaft in der
Rhizosphare unter reduzierter P-Verfügbarkeit wurde untersucht. Es wurde eine hohe Rhizosphärenkompetenz von bakteriellen lnokula an Tomatenwurzeln beobachtet, die positiv mit Pflanzenwachstum und Akkumulation von Nährstoffen im Spross korrelierte. Des Weiteren stimulierten die lnokula das Pflanzenwachstum und führten zu Veränderungen in der
mikrobiellen Gemeinschaft in der Rhizosphare von Tomate. Alie inokulierten Stamme besiedelten die Wurzeln von Mais und veränderten die bakterielle Rhizosphärengemeinschaft, wodurch es zu einer Erhöhung der Maispflanzen-Biomasse kam. Diese Studie liefert einen wichtigen Beitrag hinsichtlich der Verwendung von RU47 im landwirtschaftlichen Bereich, was
zur Reduzierung des Einsatzes von Pestiziden und mineralischem Otinger beitragen kann.
Darüber hinaus zeigt diese Studie die Fähigkeit van RU47, die Rhizosphare zu kolonisieren, was zu einer maßgeblichen Erhöhung des Pflanzenwachstums führte aber auch zu Veränderungen des Rhizospharen-Mikrobioms, die möglicherweise auch zu den positiven Effekten beigetragen haben.
understanding of the complex interactions in the rhizosphere. Pseudomonas sp. RU47 is a rhizosphere-competent strain showing plant growth-promoting and biocontrol activities. The genome sequence of plant beneficial strain RU47 was analyzed and revealed that the strain belongs to the P. koreensis cluster and likely represents a novel distinct species. Several genes contributing to the plant growth-promoting and biocontrol activities were also identified. Based
on the genome sequence data of RU47, primers targeting four different genes potentially involved in plant-bacteria interaction were designed and used for detection and quantification of RU47 in total community DNA from the rhizosphere of tomato and maize plants grown in soils with reduced P-fertilization. RU47 could be detected in the rhizosphere of tomato and maize six weeks after planting. The influence of four PGPM (Trichoderma harzianum T-22, Pseudomonas sp. DSMZ 13134, Bacillus amyloliquefaciens FZB42 and Pseudomonas sp. RU47) on the growth of tomato and maize plants as well as on the rhizosphere microbial community under reduced P supply conditions were tested. High rhizocompetence of bacterial inoculants was observed on tomato roots and positively correlated with plant growth and shoot nutrient accumulation.
Furthermore, the bacterial inoculants stimulated the plant growth and overlapping rhizosphere community changes of tomato plants. All the inoculants colonized the maize roots and beneficially changed the rhizosphere bacterial community which led to increased maize plant mass. This study supports potential use of RU47 in agriculture, which might contribute to a reduced application of pesticide and mineral fertilizer. Moreover, this research showed the successful ability of PGPM to colonize the plant roots, leading to a massive increase in the plant growth which might be also due to the shifts in the rhizosphere microbiome detected. Pflanzenwachstumsfördernde Mikroorganismen (PWFM) stellen eine effiziente und umweltfreundliche Alternative zu Agrochemikalien dar. PWFM interagieren mit Wurzeln, beeinflussen das Pflanzenwachstum und die Nährstoffversorgung. Die Kombination von kultivierungsabhäingigen und -unabhängigen Methoden zur Überwachung von PWFM und
Untersuchung der mikrobiellen Gemeinschaften in der Rhizosphare führte zu einem besseren Verständnis der komplexen lnteraktionen in der Rhizosphäre. Pseudomonas sp. RU47 ist ein Rhizosphären-kompetenter Stamm, der sowohl pflanzenwachstumsfördernde als auch Biokontroll-Aktivitaten besitzt. Die Untersuchung der Genomsequenz von RU47 zeigte, dass der Stamm zu dem taxonomischen Cluster P. koreensis gehört und möiglicherweise eine neue Spezies repräsentiert. Es konnten verschiedene Gene identifiziert werden, die eine Rolle bei den pflanzenwachstumsfördernden und Biokontroll-Aktivitäten spielen. Basierend auf der RU47-Genomsequenz wurden Primer für vier verschiedene Gene, potentiell involviert in Pflanzen-Bakterien-Interaktionen, entworfen und für die Detektion und Quantifizierung von RU47 in
Gesamt-DNA der Rhizosphäre von Tomate und Mais, die in Boden mit reduzierter P-Düngung angebaut wurden, getestet. RU47 wurde in der Rhizosphäre von Tomate und Mais sechs Wochen nach Pflanzung detektiert. Der Einfluss von vier PWFM (Trichoderma harzianum T-22, Pseudomonas sp. DSMZ 13134, Bacillus amyloliquefaciens FZB42 und Pseudomonas sp. RU47) auf das Wachstum von Tomate und Mais sowie auf die mikrobielle Gemeinschaft in der
Rhizosphare unter reduzierter P-Verfügbarkeit wurde untersucht. Es wurde eine hohe Rhizosphärenkompetenz von bakteriellen lnokula an Tomatenwurzeln beobachtet, die positiv mit Pflanzenwachstum und Akkumulation von Nährstoffen im Spross korrelierte. Des Weiteren stimulierten die lnokula das Pflanzenwachstum und führten zu Veränderungen in der
mikrobiellen Gemeinschaft in der Rhizosphare von Tomate. Alie inokulierten Stamme besiedelten die Wurzeln von Mais und veränderten die bakterielle Rhizosphärengemeinschaft, wodurch es zu einer Erhöhung der Maispflanzen-Biomasse kam. Diese Studie liefert einen wichtigen Beitrag hinsichtlich der Verwendung von RU47 im landwirtschaftlichen Bereich, was
zur Reduzierung des Einsatzes von Pestiziden und mineralischem Otinger beitragen kann.
Darüber hinaus zeigt diese Studie die Fähigkeit van RU47, die Rhizosphare zu kolonisieren, was zu einer maßgeblichen Erhöhung des Pflanzenwachstums führte aber auch zu Veränderungen des Rhizospharen-Mikrobioms, die möglicherweise auch zu den positiven Effekten beigetragen haben.
| Erscheinungsdatum | 22.01.2020 |
|---|---|
| Reihe/Serie | Dissertationen aus dem Julius Kühn-Institut |
| Zusatzinfo | Illustrationen |
| Sprache | englisch |
| Maße | 140 x 210 mm |
| Gewicht | 200 g |
| Themenwelt | Naturwissenschaften |
| Weitere Fachgebiete ► Land- / Forstwirtschaft / Fischerei | |
| Schlagworte | Mikroorganismen • Pflanzenschutz • Pflanzenwachstum |
| ISBN-10 | 3-95547-087-3 / 3955470873 |
| ISBN-13 | 978-3-95547-087-6 / 9783955470876 |
| Zustand | Neuware |
| Informationen gemäß Produktsicherheitsverordnung (GPSR) | |
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