Mikrobielle Ökologie N-Acyl-L-Homoserinlacton-produzierender Bakterien in der Rhizosphäre von Tomatenpflanzen

Abstract

N-Acylhomoserinlactones (AHL) are signalling molecules in gram-negative bacteria, which regulate, in a cell density dependent way, important interactive functions. This phenomenon is known as quorum-sensing. This work characterised the microbial ecology of the autoinducer (AHL) producing bacteria Serratia liquefaciens MG1 and Pseudomonas putida IsoF in the rhizosphere of tomato plants. Gfp- and rfp-tagged strains of the AHL producing wiltypes S. liquefaciens MG1 and P. putida IsoF were compared with its AHL-negative mutants, which were unable to produce AHL. Two kinds of plants cultivating systems were used: a defined axenic system and a complex soil system. The characterisation of the root colonisation behaviour was performed using confocal laserscanning microscopy (CLSM) and cell counting of bacteria. Fluorescence in situ hybridisation (FISH) and terminal restrictions fragment length polymorphism (t-RFLP)-techniques were used to examinate shifts of the bacterial population in the rhizosphere on tomato plants. The effective in situ production and spreading of AHL on tomato roots was demonstrated with P. putida IsoF using an AHL-sensor strain P. putida F117 pKR-C12. AHL was produced in effective concentrations in the rhizosphere of tomato plants and influenced the bacterial rhizosphere population. However, the AHL-production had no influence on the colonization behaviour of the AHL-producing strains S. liquefaciens MG1 and P. putida IsoF.

Abstract

N-Acyl-L-Homoserinlactone (AHL) sind bakterielle Signalstoffe, welche in Gram-negativen Bakterien Zelldichte-abhängig wichtige interaktive Funktionen steuern. Dieses Verhalten ist als "quorum-sensing" bekannt. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluß von AHL-Produktion auf das Siedlungsverhalten der Rhizosphärenbakterien Serratia liquefaciens und Pseudomonas putida auf die Zusammensetzung der Rhizosphärenmikroflora von Tomatenpflanzen untersucht. Es wurden jeweils ein AHL-produzierender Wildtypstamm (S. liquefaciens MG1, P. putida IsoF) und eine AHL-negative Mutante (S. liquefaciens MG44, P. putida F117), deren Fähigkeit zur AHL-Produktion unterbunden war, eingesetzt. Die Stämme waren zur in situ Lokalisierung gfp- oder rfp-markiert. Zwei Pflanzensysteme wurden dabei verwendet: Tomatenpflanzen in einem axenischen, definierten System und in einem komplexen Bodensystem. Die Wurzelbesiedlungsstudien wurden am konfokalen Laser Scanning Mikroskop (CLSM) durchgeführt und die Siedlungsdichten der Inokulate anhand der Zellzahl bestimmt. Techniken der Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) und die terminale Restriktions Fragmentlängen Polymorphismus (t-RFLP) - Analyse dienten zur Untersuchung von Veränderungen in der Zusammensetzung der Rhizosphärenpopulation. Am Beispiel von P. putida IsoF konnte die Verbreitung von AHL an der Wurzel untersucht werden. AHL wurde von den untersuchten Bakterienstämmen bei der Besiedlung der Tomatenwurzel produziert und zeigte dort eine Wirkung auf die Rhizosphärenmikroflora. Auf das Siedlungsverhalten von S. liquefaciens oder P. putida hatte die AHL-Produktionjedoch keinen Einfluß.

• Item Type: Thesis (Dissertation, LMU Munich)
• Keywords: N-Acyl-L-Homoserinlacton (AHL), quorum-sensing, t-rflp, CLSM, FISH
• Dewey Decimal Classification: 600 Natural sciences and mathematics; 600 Natural sciences and mathematics > 570 Life sciences
• Faculties: Faculty of Biology
• Language: German
• Date Accepted: 30. July 2003
• Persistent Identifier (URN): urn:nbn:de:bvb:19-12550
• Signature of the printed copy: 0001/UMC 13251