Rhizosphäre PDF

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Zusammenfassung Rhizosphäre...

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Die Rhizosphäre Definition → Der Bereich des Bodens um die Wurzel, der von der Pflanze physikalisch, chemisch und biologisch beeinflusst

Einschub: Anzahl der Bakterien im Boden • Ein Gramm Boden enthält > 10 ^9 Bakterien, die schätzungsweise 10.000 verschiedene Arten angehören • Ein Teelöffelboden enthält ungefähr so viele Bakterien, wie es Menschen auf der Erde gibt Der Rhizosphäreneffekt • Im Vergleich zum durchwurzelten Boden ist... • die Rhizosphäre von einer höheren Anzahl Mikroorganismen kolonisiert • in der Rhizosphäre eine anders zusammengesetzte mikrobielle Gemeinschaft zu finden • die mikrobielle Vielfalt in der Rhizosphäre geringer • Die Pflanze kann aus der im Boden vorkommenden sehr diversen Mikroorganismengemeinschaft bestimmt Arten in der Rhizosphäre anreichern • Zwischen Pflanze und Rhizosphären Lebewesen kommt es zu komplexen Wechselwirken, die in Summe in der Regel eine positive Gesamtwirkung auf die Pflanzenentwicklung haben • Pflanzen können den pH-Wert der Rhizosphäre beeinflussen Pflanzen geben Photosyntheseprodukte in den Boden ab • Rhizodeposition: die Abgabe von organischen und anorganischen Verbindungen von der

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Wurzel in den Boden Getreide gibt 20-30% des fixierten CO2 in den Boden ab In Grasland kann es bis zu 50% werden

Zwei Klassen von Wurzelexsudaten • Hochmolekulare Substanzen: ◦ Polysaccharide und Proteine, überwiegend als Bestandteil der Schleime ◦ Mengenmäßig größerer Anteil an de Wurzelexsudaten • Niedermolekulare Substanzen ◦ Aminosäuren, organische Säuren, Zucker, Vitamine, Phenole, Sekundärmetabolite ◦ d.h. Eine große Vielfalt an Substanzen • Die niedermolekularen Substanzen werden bevorzugt von den Mikroorganismen metabolisiert Nährstofffluss in der Rhizosphäre • Fazit ◦ Mikroorganismen in der Rhizosphäre sind an der Verfügbarmachung von Nährstoffen aus dem organischen Material im Boden für die Pflanze beteiligt ◦ Durch die Abgabe von Wurzelexsudaten stimuliert die Pflanze diese Aktivität Bandbreite an Interaktionen zwischen Mikroorganismen und Pflanzen in der Rhizosphäre • Mutualismus → eine Assoziation zwischen zwei Arten, beide Partner profitieren • Kommensalismus → eine Assoziation zwischen zwei Arten, bei der ein Partner profitiert (Kommensale), während der andere keinen offensichtlichen Schaden nimmt (der Wirt) • Parasitismus → eine Assoziation zwischen zwei Arten, bei der eine Art (der Parasit) auf Kosten des Wirts lebt • Ein Parasit wird zum Pathogen wenn der Schaden für den Wirt in Krankheit resultiert Symbiotische Interaktionen zwischen Pflanzen und Mikroorganismen in der Rhizosphäre • Symbiotische Stickstofffixierung, Mykorrhiza Entdeckung der Stickstofffixierung in Leguminosen • Leguminosen fixieren atmosphärischen Stickstoff, wenn Bakterien die Pflanze besiedeln und die Pflanze Knöllchen ausbildet Spezialität durch Pflanzliche Flavonoide • Flavonoide werden von den Pflanzenwurzeln in die Rhizosphäre abgegeben • Die Art der Flavonoide ist pflanzenspezifisch • Bestimmte Flavonoide werden nur von bestimmten Organismen erkannt

Spezifität durch bakterielle Nod-Faktoren • Die verschiedenen Bakterienarten produzieren unterschiedliche Nod-Faktoren • Bestimmte Nod- Faktoren werden nur von bestimmten Pflanzenarten erkannt

Sauerstoff im Knöllchen • 10.000 niedrige o2 Konzentration im Knöllchen Die Nitrogenase • Schlüsselenzym der N-Fixierung • sehr empfindlich gegenüber Sauerstoff • Reaktion: N2+8H+ + 8e- + 16ATP → 2NH3 + H2 + 16ADP + 16P Die Fähigkeit zur N-Fixierung macht Leguminosen zu wertvollen Zwischenfrüchten • Von größter Bedeutung bevor NH3 industriell hergestellt werden konnte Inokulum für Leguminosen • Saatgut Kontakt-Impfung ◦ Auf Torfbasis, flüssig oder als Mikrogranulat zur Ausbringung mit dem Saatgut ◦ Fertig vor geimpftes Saatgut • Bodenimpfung mit Granulat

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Rhiobien überdauern bis zu vier Jahre im Boden, je nach pH und Bodenart

Endophytische Mikroorganismen als N-Fixierer keine Knöllchenbildner Mykorrhiza • wörtlich übersetzt Pilzwurzel • Beschreibt eine Symbiotische Bindung zwischen Pilzen und Pflanzenwurzel • 90% aller Landpflanzen besitzen Mycorrhiza • Der wachstumsstimmulierende Effekt von Mycorrhiza beruht oft auf Phosphataquierierung • Vorteile für die Pflanze → verbesserte Nährstoffaufnahme, insbesondere für Phosphat • Vorteil für den Pilz → erhält organische Kohlenwasserstoffverbindungen von der Pflanze Verbesserte Nährstoffaufnahme durch Mycorrhiza • Pilzhyphen vergrößern das Bodenvolumen, aus dem Nährstoffe akquiriert werden können • Pilzhyphen sind dünner als Wurzelhaare und können somit Nährstoffe aus Bereichen im Boden akquirieren, den die Wurzel nicht erreicht

Arbuskeln → Orte des Nährstofftransfers zwischen Pflanze und Pilz, Verästelung sorgt für maximalen Oberflächenkontakt der beiden Partner Ectomycorrhiza • Kolonisiert ca. 80.000 Pflanzenarten, insbesondere Bäume der borealen Zone • Ca. 60 Pilzarten • Keine obligaten Symbionten, können auch saprophytisch leben • Pilz braucht jedoch den symbiotischen Lebensstil zur Reproduktion...