Investigations on the cause and remedying of replant disease in grapevine nurseries

Das Problem der Bodenmüdigkeit in Rebschulen äußert sich in Wachstumsdepressionen der veredelten Pfropfreben. Oft ist bereits nach drei- bis viermaliger Nutzung einer Fläche als Rebschule Rebenmüdigkeit festzustellen. Eine geregelte Fruchtfolge zur Vermeidung von Nachbauschwierigkeiten ist nur selten möglich, da es sich hier um Spezialbetriebe zur Erzeugung von Rebenpflanzgut handelt. Die Ziele dieser Untersuchung waren einerseits die Behebung der Bodenmüdigkeit in Rebschulen durch Bodeninokulationen mit dem pflanzenassoziativen Rhizobakterienstamm Pseudomonas fluorescens RA56 und dem Endomykorrhizapilz Glomus intraradices sowie andererseits die möglichen Ursachen der Rebenmüdigkeit zu ermitteln. In Gewächshausversuchen wurden die Wirkungen von Bodeninokulationen auf das Wachstum von Rebholzstecklingen und auf die Populationszusammensetzung bodenbürtiger und phytopathogener Bakterien der Gruppen P. fluorescens, P. putida und P. syringae in der Rhizosphäre und im wurzelfernen Boden untersucht. Zusätzlich wurden Messungen der Peroxidase- und Polyphenoloxidaseaktivitäten in den Pflanzenkompartimenten als Parameter für die Reaktion der Weinreben auf biotischen Stress durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Rebpflanzen der Kontrollansätze auf müdem Boden deutliche Depressionen der Spross- und Wurzelbiomassen im Vergleich zu den Kontrollpflanzen auf nicht-müdem Boden aufwiesen. Inokulationen mit Pseudomonas fluorescens RA56 und Glomus intraradices als Einzel- oder Dualbehandlung bewirkten auf rebmüdem Boden deutliche Zunahmen der Spross- und Wurzelbiomassen. Dabei zeigten die Einzelbehandlungen die größte Wirksamkeit. Auf nicht-rebmüdem Boden führten nur die Einzelinokulationen mit P. fluorescens RA56 zu signifikant verbessertem Pflanzenwachstum. Auf rebmüdem Boden führten die Inokulationen mit P. fluorescens RA56 zu deutlichen Reduzierungen der CFUs innerhalb der phytopathogenen Gruppe von P. syringae in der Rhizosphäre. Beim Vergleich der Besiedelungsdichte der Pseudomonas-Gruppen im wurzelnahen und -fernen rebmüden Boden wurde eine Verschiebung der Populationsdichte von P. syringae in Richtung wurzelferner Boden beobachtet, die durch die Einzelinokulationen hervorgerufen wurde. Dieser Effekt war bei Anwendung des Bakterienpräparates am deutlichsten ausgeprägt. Die Inokulation mit P. fluorescens RA56 induzierte verstärkte Aktivitäten der Enzyme Peroxidase und Polyphenoloxidase in den Wurzeln der Weinreben auf rebmüdem Boden. G. intraradices bewirkte Reduktionen der PPO-Aktivitäten. Auf nicht- müdem Boden konnte mit P. fluorescens RA56 eine leichte Erhöhung der POD- Aktivitäten in den Blättern beobachtet werden. Die Behebung der Bodenmüdigkeit in Rebschulen ist durch den Einsatz des Bakterienpräparates sowie den Mykorrhizapilz möglich. Als kausaler Verursacher der Rebenmüdigkeit kommt die Pseudomonas-Gruppe der phytopathogenen P. syringae spp. in Betracht. Der Begriff der „Rebenmüdigkeit“ kann durch die Bezeichnung „Bakterien induzierte Nachbaukrankheit der Weinrebe“ ersetzt werden.Soil exhaustion in grapevine nurseries manifests itself in reduced take and stunted growth of cultivated grapevine graftings. This phenomenon can often be observed after an area has been used as a grapevine nursery for merely three or four seasons. Controlled crop rotation to avoid reproduction impairment is seldom possible since grapevine nurseries are specialized in the generation of grapevine stock. The aim of this study was, on the one hand, to prevent soil exhaustion in grapevine nurseries by inoculation of the soil with the plant- associated rhizobacteria strain Pseudomonas fluorescens RA56 and the endomycorrhizal fungus Glomus intraradices and, on the other, to determine its possible cause. In greenhouse trials was examined on one side upon the growth of grapevine rootstocks and on the other side upon biodiversity of selected soil-borne, phytopathogenic bacteria of the group Pseudomonas fluorescens, P. putida and P. syringae in the rhizosphere and in root-free soil on both non- replanted and replanted soil substrate. In addition, peroxidase and polyphenoloxidase activities in plant compartments, parameters for the reaction of the vine to biotic stress, were determined. Results show that control grapevines on replanted soil exhibit an obvious reduction of sprout biomass and root biomass in comparison to control plants on non-replanted soil. Inoculation with P. fluorescens RA56 and G. intraradices as a single or combined treatment resulted in an increase of the sprout and root biomass of grapevine rootstock cultivar 5BB on replanted soil. Single treatments proved most effective. In trials on non-replanted soil, only single inoculation with P. fluorescens RA56 resulted in a significant improvement in plant growth. Inoculation with P. fluorescens RA56 on replanted soil led to a significant reduction of CFUs within the phytopathogenic group of P. syringae in the rhizosphere. The single inoculation produced the most obvious shift of the population composition to the disadvantage of P. syringae. In root-free soil, whether non-replanted or replanted P. syringae were dominant. Examination of the soil/root relationship of the various Pseudomonas groups revealed on replanted substrate a density shift of P. syringae toward root-free soil after a single inoculation whereby this effect was most apparent after application of the bacteria preparation. In replanted soil, inoculation of the plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) P. fluorescens RA56 led to an increased activity of peroxidase and polyphenoloxidase in grapevine roots. Furthermore, the PPO activity was reduced significantly by inoculation with the mycorrhiza fungus G. intraradices. After treatment with P. fluorescens RA56, vine leaves from plants on non-replanted soil showed a slight increase in POD activity. These results lead to the conclusion that alleviation and even prevention of soil exhaustion in grapevine nurseries by selective application of the bacterial preparation P. fluorescens RA56 as well as the mycorrhiza G. intraradices is possible. Based on our knowledge of the Pseudomonads, Pseudomonas syringae can be considered the cause for the phenomena of soil exhaustion in grapevine nurseries, or more precisely, bacterial grapevine replant disease