Die Landwirtschaft ist die wichtigste Ressource auf den Weltmärkten, und die Ökosysteme stehen vor zahlreichen Herausforderungen. Der weltweite Verbrauch chemischer Düngemittel nimmt zu und trägt maßgeblich zu den Ernteerträgen bei1. Pflanzen, die so angebaut werden, haben jedoch nicht genügend Zeit, sich optimal zu entwickeln und auszureifen, wodurch sie keine hervorragenden Eigenschaften erlangen2. Zudem können sich hochgiftige Verbindungen im menschlichen Körper und im Boden anreichern3. Daher besteht Bedarf an umweltfreundlichen und nachhaltigen Lösungen zur Reduzierung des Bedarfs an chemischen Düngemitteln. Nützliche Mikroorganismen können eine wichtige Quelle biologisch aktiver Naturstoffe sein4.
Die endophytischen Gemeinschaften in Blättern variieren je nach Wirtspflanzenart oder -genotyp, Wachstumsstadium und Morphologie der Pflanze.13 Mehrere Studien haben gezeigt, dass Azospirillum, Bacillus, Azotobacter, Pseudomonas und Enterobacter das Potenzial besitzen, …fördern das Pflanzenwachstum14 Darüber hinaus sind Bacillus und Azospirillum die am intensivsten untersuchten pflanzenwachstumsfördernden Bakteriengattungen (PGPB) hinsichtlich der Verbesserung von Pflanzenwachstum und Ertrag. 15 Studien haben gezeigt, dass die gleichzeitige Inokulation von Azospirillum brasiliensis und Bradyrhizobium in Leguminosen den Ertrag von Mais, Weizen, Sojabohnen und Kidneybohnen steigern kann. 16, 17 Studien haben gezeigt, dass die Inokulation von Salicornia mit Bacillus licheniformis und anderen PGPB synergistisch das Pflanzenwachstum und die Nährstoffaufnahme fördert. 18 Azospirillum brasiliensis Sp7 und Bacillus sphaericus UPMB10 verbessern das Wurzelwachstum von Zuckerbananen. Auch Fenchelsamen sind aufgrund des schwachen vegetativen Wachstums und der geringen Keimung, insbesondere unter Trockenstress, schwer anzubauen.20 Die Saatgutbehandlung mit Pseudomonas fluorescens und Trichoderma harzianum verbessert das frühe Wachstum von Fenchelsämlingen unter Trockenstressbedingungen21. Für Stevia wurden Studien durchgeführt, um die Auswirkungen von Mykorrhizapilzen und pflanzenwachstumsfördernden Rhizobakterien (PGPR) auf die Fähigkeit des Organismus zu bewerten, zu wachsen, Sekundärmetaboliten anzureichern und Gene zu exprimieren, die an der Biosynthese beteiligt sind. Laut Rahi et al.22 verbesserte die Inokulation von Pflanzen mit verschiedenen PGPRs deren Wachstum, Photosyntheseindex und Akkumulation von Steviosid und Steviosid A. Andererseits stimulierte die Inokulation von Stevia mit pflanzenwachstumsfördernden Rhizobien und arbuskulären Mykorrhizapilzen die Pflanzenhöhe sowie den Gehalt an Steviosid, Mineralien und Pigmenten.23 Oviedo-Pereira et al.24 berichteten, dass die reizenden Endophyten Enterobacter hormaechei H2A3 und H5A2 den SG-Gehalt erhöhten, die Trichomdichte in den Blättern stimulierten und die Akkumulation spezifischer Metabolite in den Trichomen förderten, jedoch nicht das Pflanzenwachstum.
GA3 ist eines der wichtigsten und biologisch aktivsten Gibberellin-ähnlichen Proteine31. Die exogene Behandlung von Stevia mit GA3 kann das Stängelwachstum und die Blütenbildung fördern32. Andererseits berichten einige Studien, dass GA3 als Induktor die Produktion von Sekundärmetaboliten wie Antioxidantien und Pigmenten in Pflanzen anregt und gleichzeitig als Abwehrmechanismus dient33.
Phylogenetische Verwandtschaftsverhältnisse der Isolate zu anderen Stammtypen. Die GenBank-Zugangsnummern sind in Klammern angegeben.
Amylase-, Cellulase- und Proteaseaktivitäten zeigen sich als klare Banden um die Kolonien herum, während weiße Ausfällungen um die Kolonien herum auf Lipaseaktivität hinweisen. Wie Tabelle 2 zeigt, kann B. paramycoides SrAM4 alle Hydrolasen produzieren, B. paralicheniformis SrMA3 alle Enzyme außer Cellulase und B. licheniformis SrAM2 ausschließlich Cellulase.
Mehrere wichtige Mikroorganismengattungen wurden mit einer erhöhten Synthese sekundärer Pflanzenstoffe in Heil- und Aromapflanzen in Verbindung gebracht74. Alle enzymatischen und nicht-enzymatischen Antioxidantien waren in S. rebaudiana Shou-2 im Vergleich zur Kontrolle signifikant erhöht. Der positive Effekt von PGPB auf den Gesamtphenolgehalt (TPC) in Reis wurde auch von Chamam et al. beschrieben75. Unsere Ergebnisse stimmen zudem mit den Ergebnissen für TPC, Gesamtflavonoidgehalt (TFC) und DPPH in S. rebaudiana überein, die auf die kombinierte Wirkung von Piriformospora indica und Azotobacter chroococcum zurückgeführt wurden76. TPC und TFC77 waren in mit Mikroorganismen behandelten Basilikumpflanzen signifikant höher als in unbehandelten Pflanzen. Der Anstieg der Antioxidantien könnte zwei Ursachen haben: Hydrolytische Enzyme stimulieren die induzierten pflanzlichen Abwehrmechanismen ähnlich wie pathogene Mikroorganismen, bis sich die Pflanze an die bakterielle Besiedlung angepasst hat78. Zweitens kann PGPB als Initiator der Induktion von bioaktiven Verbindungen fungieren, die über den Shikimatweg in höheren Pflanzen und Mikroorganismen gebildet werden 79 .
Die Ergebnisse zeigten einen synergistischen Zusammenhang zwischen Blattzahl, Genexpression und SG-Produktion bei gleichzeitiger Inokulation mehrerer Stämme. Die Doppelinokulation erwies sich hingegen hinsichtlich Pflanzenwachstum und Produktivität als überlegen gegenüber der Einzelinokulation.
Hydrolytische Enzyme wurden nach Beimpfung von Bakterien auf Agar-Nährboden mit Indikatorsubstrat und Inkubation bei 28 °C für 2–5 Tage nachgewiesen. Nach Ausplattieren der Bakterien auf Stärkeagar wurde die Amylaseaktivität mit Iod-100-Lösung bestimmt. Die Cellulaseaktivität wurde mit 0,2%iger wässriger Kongorot-Reagenzlösung nach der Methode von Kianngam et al.101 bestimmt. Die Proteaseaktivität wurde anhand von Hemmhöfen um die auf Magermilchagar ausplattierten Kolonien beobachtet, wie von Cui et al.102 beschrieben. Lipase-100 wurde hingegen nach Beimpfung auf Tween-Agar nachgewiesen.
Veröffentlichungsdatum: 06.01.2025