Forschungsprojekt 2016 - 2018
Erdeloser Fruchtgemüseanbau

Mikroorganismen in Substraten
Die Vielfalt der Mikroorganismen in Substraten und in der Rhizosphäre der Pflanzen ist für die Nährstofffreisetzung und die Nährstoffdynamik in den Substraten und damit auch für die Ernährung und Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegenüber abiotischem und biotischem Stress von grundlegender Bedeutung. Erdelose Substrate verfügen von Natur aus über eine vergleichsweise beschränkte Mikroorganismenflora. Es erscheint daher angeraten, die Belebung dieser Substrate mittels geeigneter Mikroorganismenpräparten zu initiieren und zu fördern. In diesem Forschungsvorhaben werden marktgängige Mikroorganismenpräparate eingesetzt und deren Verhalten vergleichend beobachtet und mikrobiologisch erfasst.

Ziele

  • Charakterisierung der im Projekt eingesetzten Präparate zur biologischen Substrataktivierung
  • Nachverfolgung der eingebrachten Mikroorganismen im Substrat, im Drainwasser und in den Wurzeln
  • Prüfung der antiphytopathogenen Potenz der Präparate anhand von Modellversuchen

Mikrobiologie der eingesetzten Präparate zur biologischen Substrataktivierung

Für die Charakterisierung von Bakterien und Pilzen werden Suspensionen der Präparate in mehreren Verdünnungsstufen auf verschiedenen Nährmedien inkubiert. Davon wird die Lebendkeimzahl durch Auszählen der Kolonien bestimmt. Die unterschiedlichen Kolonien werden isoliert und weiter kultiviert. Anschließend werden sie morphologisch und mikroskopisch beurteilt. Zur genaueren Differenzierung werden mehrere physiologische Tests durchgeführt. Die daraus resultierenden Bestimmungen der Mikroorganismen werden durch molekularbiologische Sequenzierung abgesichert.

Isolierung und Kultivierung der Mikroorganismen

Isolierung und Kultivierung der Mikroorganismen

physiologische Tests

physiologische Tests

physiologische Tests

physiologische Tests

Von den Präparaten, die Endomykorrhizasporen enthalten, werden ebenfalls Suspensionen hergestellt. Diese werden über eine Siebkombination (Siebe mit Maschenweiten von 500 µm, 125 µm und 45 µm) aufgetrennt. Nach der Auftrennung werden die Inhalte des 125 µm und des 45 µm Siebes vereinigt und mikroskopisch auf das Vorhandensein von Sporen untersucht. Zur weiteren Isolierung der Sporen wird eine Zuckergradientenzentrifugation durchgeführt und der dabei erhaltene Überstand mikroskopisch beurteilt.
Siebkombination

Siebkombination

Endomykorrhizasporen zwischen feinen Partikeln einer Präparatsuspension

Endomykorrhizasporen zwischen feinen Partikeln einer Präparatsuspension

Erste Ergebnisse

Präparat Keimzahl-
bestimmung
Mittelwert (KBE/ml)
Keimzahlbestimmung
Herstellerangabe (KBE/g)
qualitative Bestimmung
nachgewiesener Mikroorganismen
qualitative Bestimmung
Herstellerangaben
Tmix 6,6x106 keine Angaben Trichoderma sp.
Pseudomonas brassicacearum
Bacillus amyloliquefaciens
Trichoderma
Pseudomonas
Streptomyceten
Bacillus

symbiontische Endomykorrhiza
Bactiva 7,9 x 106 108 (Pilze)
108 (Bakterien)
Trichoderma sp.
Bacillus amyloliquefaciens
Trichoderma harzianum
T. reesei
T. viride
Gliocladium virens

Rhizobakterien (PGPR)
Endodrip 7,6 x 107 3x106 (Pilze)
2x109 (Bakterien)
Trichoderma sp
Bacillus amyloliquefaciens
Bacillus pumilus
Bacillus licheniformis

Endomykorrhizasporen
Glomus-Sporen
Trichoderma harzianum
T. reesei
T. viride
Gliocladium virens

Rhizobakterien (PGPR)
Glomus intraradices
TH-Promotor 5,2 x 106 keine Angaben Trichoderma sp. Trichoderma spp.

Mikrobiologie der Substrate, Drainwasser und Wurzeln hinsichtlich der Wiederfindung der eingesetzten bioeffektiven Mikroorganismen

Von den vier Varianten der Exaktversuche werden monatlich Substratproben direkt unterhalb der Pflanzwürfel entnommen und Drainwasser gesammelt. Diese Proben werden, nach dem gleichen Schema wie die Präparate, auf die Wiederfindung der Mikroorganismen aus den Präparaten untersucht.
Für die Untersuchung auf Endomykorrhizasporen werden am Ende des Exaktversuchs die Wurzeln aus den Substratsäcken entnommen, gründlich gewaschen und mit Tinte gefärbt. Daraus werden Wurzelstücke präpariert und mikroskopisch beurteilt.
Wurzelballen aus den Substratsäcken

Wurzelballen

gewaschene Wurzeln

gewaschene Wurzeln

gefärbte Wurzeln

gefärbte Wurzeln

Wurzelpräparate

Wurzelpräparate

Tastversuch zur antiphytopathogenen Potenz der Präparate

Inokulation von Gurkenpflanzen mit dem Phytopathogen Pythium ultimum
Für die Inokulation des Phytopathogens wird Pythium ultimum in einer Hirse-Wasser-Suspension kultiviert. Mit dem daraus gewonnenen Überstand werden die Gurkenpflanzen, die zuvor in drei unterschiedlichen Varianten mit Präparaten behandelt wurden, inokuliert.
Die Pathogenität des Inokulats wird an Gurkensamen in vitro überprüft. Hierfür wird ein Teil der Samen mit dem Überstand der Hirse-Wasser-Suspension mit Pythium ultimum , der andere Teil mit Leitungswasser, inkubiert.


Gurkensamen vor der Inkubation

Gurkensamen vor der Inkubation

Gurkensamen nach 5 Tagen Inkubation mit der <i>Pythium ultimum</i>-Suspension

Gurkensamen nach 5 Tagen Inkubation mit der Pythium ultimum-Suspension

Gurkensamen nach 5 Tagen Inkubation mit Leitungswasser

Gurkensamen nach 5 Tagen Inkubation mit Leitungswasser

Projektdaten:
Projektleitung: Gerd Sander, Oskar Kreß (beide LWG, Abteilung Gartenbau), Josef Valentin Herrmann (LWG, Fachzentrum Analytik)
Projektbearbeiter: Martin Schulz (LWG, Abteilung Gartenbau), Bettina Barth (LWG, Fachzentrum Analytik)
Projektpartner: Amt für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (AELF) Kitzingen; Gartenbauzentrum (GBZ) Bayern Nord; Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HWST); Erzeugerring für Gemüse Main-Dreieck e.V.; Gemüseerzeugerring Knoblauchsland e.V.
Laufzeit: 01.01.2016 bis 31.12.2018
Finanzierung: Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (StMELF)
Förderkennzeichen: A/16/01