Untersuchungen zur Interaktion epiphyller Bakterien mit Blattoberflächen und Veränderungen in der Phyllosphäre während der Vegetationsperiode

Ebenso wie unterirdische Pflanzenteile von Mikroorganismen besiedelt sind und dieses Habitat Rhizosphäre genannt wird, so sind oberirdische Pflanzenteile normalerweise von einer Vielzahl von Bakterien, Hefen und Pilzen besiedelt. Dieses Habitat, welches durch die Kutikula (pflanzliche Grenzschicht), die Mikroorganismen und die abiotische Umwelt gebildet wird, nennt man Phyllosphäre. Zwei wichtige limitierende Faktoren (Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit) sowie die Interaktion der Mikroorganismen mit der Pflanze wurden im ersten Abschnitt untersucht werden. Im zweiten Abschnitt wurden die Veränderungen in der Phyllosphäre von Walnuss (Juglans regia L.) während der Vegetationsperiode erforscht. Die Interaktion von Bakterien mit Blattoberflächen wurde durch die Inokulation der Kutikula mit verschiedenen Phyllosphärenisolaten der Gattungen Pseudomonas, Stenotrophomonas und Achromobacter untersucht. Diese zeigten unterschiedliche hohe Effekte auf die Wasserpermeabilität der Kutikula. Die Arten P. graminis und P. rhizosphaerae waren besonders effektiv, sie bewirkten eine Erhöhung der Wasserpermeabilität um 50 %. Für P. rhizosphaerae konnte gezeigt werden, dass die Beeinflussung der Kutikula durch Substanzen bewirkt wurde, die von den Zellen in das Medium abgegeben wurden. Die Bakterien waren somit in der Lage die physikochemischen Barriereeigenschaften der Kutikula zu ihren Gunsten zu modifizieren. Mit Hilfe eines fruktosesensitiven Bioreporters konnte die Heterogenität der Kutikula bezüglich ihrer Permeabilität für Fruktose gezeigt werden. Stellen hoher Permeabilität befanden sich entlang der Kutikularleisten, in der Nähe von Drüsen und Leitbündeln. Im Kutikula-Modellversuch konnte gezeigt werden, dass die Permeabilität für Fruktose über Prunus laurocerasus L.-Kutikularmembranen hoch genug ist, um Populationsdichten von 104 Bakterien cm-2 mit Fruktose zu versorgen. Der Leitwert für Fruktose ist abhängig von der Konzentration im Donorkompartiment, mit steigender Konzentration sank der Leitwert auf 1.1 * 10-11 m s-1 und war 35 mal niedriger als der Wasserleitwert der selben Kutikularmembranen. Die Untersuchung der Phyllosphäre von Walnuss (Juglans regia L.) zeigte, dass die mikrobiellen Populationen während der Vegetationsperiode starken Schwankungen unterworfen waren. Die Populationsdichten variierten in Abhängigkeit von den klimatischen Bedingungen zwischen 103 und 104 Mikroorganismen cm-2. Ein Zusammenhang zwischen der Wasserpermeabilität der Kutikula und der Populationsdichte ließ sich nicht nachweisen. Die kutikulare Wachszusammensetzung hatte ebenfalls keinen erkennbaren Einfluss auf die mikrobiellen Epiphyten. Der kutikulare Wasserwiderstand war positiv mit der Wachsbelegung korreliert. Mittels ARDRA (Amplified Ribosomal DNA Restriction Analysis) konnten ca. 50 % aller Epiphyten während der gesamten Vegetationsperiode identifiziert werden. Es wurden Arten der Gattungen Pseudomonas, Xanthomonas, Acinetobacter, Enterobacter, Erwinia, Pantoea, Caulobacter, Methylobacterium, Sphingomonas, Burkholderia und Bacillus gefunden. Der überwiegende Teil der Mikroorganismen war vor allem auf der abaxialen Seite in Biofilmen organisiert. Weite Teile der Blattoberflächen waren nur sehr unregelmäßig von einzelnen Mikroorganismen besiedelt