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Knöllchen bildende Bakterien

Date post: 22-Jan-2017
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Originalarbeiten Biotoxizitfitstests: Die Nodulation als Indikator und 13. Dezember 1983 im Wissenschaftszentrum, Bonn-Bad Godesberg, 61 - 63 (1985) KANNE, R.: Aquatische Okotoxikologie. Z. Umweltchem. Okotox. 3 (1) 16-18 (1991) KIYOHARA, H.; K. NAGAO, K. YANA: Rapid screen for bacteria degra- ding waterinsoluble, solid hydrocarbones on agar plates, Appl. En- viron. Microbiol. 43 (2)454-457 (1982) KN1ZE,M. G.; B. T. TAKEMOTO; P. R. LEWIS, J. S. FELTON:The cha- racterization of the mutagenic activity of soil. Mutation Research 192, 23-30 (1987) KOCH, R., B. O. WAGNER (Redaktion): Umweltchemikalien. VCH- Verlag Weinheim, ISBN 3-827-26902-9, ohne Jahresangabe LEUNG, D.; S. R. CHANT:Effects of sewage sludge treatment of soils on nodulation and leghaemoglobin content of clover. Microbios 64, 85-92 (1990) LOWRY, D. H.; A. L. ROSEBROUGH; A. L. FARR, R. J. RANDALL: Pro- tein measurement with the folin phenol reagent, J. Biol. Chem. 193,256-275 (1951) NEUHEB, R. L.; M. K. NEULIEB: The diverse action of dimethylsul- phoxide: an indicator of membrane transport activity. Cytobios 63, 139-165 (1990) NUSCH, E. A.: Okotoxikologische Testverfahren. Z. Umweltchem. ()kotox. 3 (1) 12-15 (1991) PORTER, J. R.; R. P. SHERIDAN: Inhibition of nitrogen fixation in al- falfa by arsenate, heavy metals, fluoride, and simulated acid rain. Plant. Physiol. 68, 143- 148 (1981) RUDOLPH, P.; R. BOJE (Redaktion): Toxizit~itstest am Regenwurm Ei- senia Fetida in kiinstlichem Boden und Phytotoxizitfitstest an einer monokotylen Pflanzenart (Avena sativa) und einer dikotylen Pflan- zenart (Brassica rapa ssp. rapa). In: C)kotoxikologie (Reihe: Ange- wandter Umweltschutz), ecomed verlagsgesellschaft mbh, Landsberg 1984 SIMS, R. C.; M. R. OVERUASH: Fate of polynuclear aromatic com- pounds in soil-plant systems; In: F. A. Gunther; J. D. Gunther. (Redaktion): Residue Reviews 88, 1- 58, (1983) WERNER, D.: Die Rhizobium/Bradyrhizobium-Fabales Symbiose, in: D. Werner, (Redaktion): Pflanzliche und mikrobielle Symbiosen, Georg Thieme Verlag, New York, 1987 WERNER, D.; J. WILCOCKSON; E. ZIMMERMANN: Adsorption and se- lection of Rhizobia with ion-exchange papers. Arch. Microbiol. 105, 67-75 (1975). Eingegangen: 12. April 1991 Akzeptiert: 7. Mai 1991 Glossar PAK: Polycyclische Aromatische Kohlenwasserstoffe (engl. PAH) Nodulation: Kn611chenbildung Axenie: Mangelnde Eignung eines Organismus, als Wirt zu dienen (passive Resistenz), im Gegensatz zur mangelnden Ge- neigtheit eines Organismus, als Wirt zu dienen (aktive Re- sistenz) Kn611chen bildende Bakterien Bakterien sind die einzigen Lebewesen, die das Stickstoff-Reservoir der Luft nutzen k6n- nen. Die Kn6Uchenbakterien der Gattung Rhizobium k6nnen fithrlich auf einem Hek- tar Land mehr als hundert Kilogramm Stick- stoff binden, teilweise sogar bis zu 300 Kilogramm. Die meisten Rhizobienarten leben in Symbio- se mit Hiitsenfrfichdern (Leguminosen) wie Erbse, Sojabohne und Lupine. 13bet Heine Haarwurzeln dringen die Bakterien in die Pflanze ein and bilden Kn611chen, in denen der Stickstoff gebunden wird. Mehr als 95 Prozent des in Ammonium umgewandel- ten Sdckstoffs kommen der ~irtspflanze zugute. Groge Mengen Stickstoffdiinger liet~en sich einsparen, wenn auch andere Pflanzen yon den Rhizobien profitieren k6nnten oder gar selbst in der Lage w~ren, Stickstoff zu bin- den. Zwar sind die fiir die Stickstoff- Fixierung verantwortlichen Gene, die sog. nff- Gene, identifiziert. Sie liegen auf einem Plas- mid, einem ringf6rmigen Abschnitt des Bakterien-Erbguts, das man in Zellen yon Nutzpflanzen iibertragen kann. Nur hatte der Transfer nicht den erhofften Erfolg. Die Fixierung des Stickstoffs kostet viel Energie, die yon der Wirtspflanze aufge- bracht werden muff. Vide Pflanzenarten sind dabei anscheinend iiberfordert. Aufler- dem hemmt der in den Pflanzenzellen vor- handene freie Sauerstoff die Nitrogenase, das Enzym, das den Stidkstoff fixierL In den Wurzelkn611chen der Hfalsenfr~chtler ist die Nitrogenase geschiitzt. Dort regen die Bakte- rien die Bildung yon Legh~'noglobin an, ei- net Substanz, die freie Sauerstoffmoiekiile bindet. Einige Wissenschaftler versuchen daher, bei verschiedenen Nutzpflanzen eine KnOUchen- bildung auszul6sen. Die Arbeitsgruppe um Edward COCxr~qGaus Nottingham vertritt die Meinung, daft jede Pflanze yon Rhizo- bien infiziert werden und mit ihnen eine Symbiose eingehen kann. Nur die jeweilige Oberfl/ichenstruktur dec Wurzeln, an der die Rhizobien ihre Wirtspflanzen erkennen, ver- hindere den Eintritt der Bakterien. Man 16ste daher die Zellw~inde in den Wurzeln junger Reis- und Rapspflanzen mit Enzymen auL Daraufhin bildeten die Pflanzen auch wirk- li~e~ WumI~llchen. EineSt~stoff- bindung hat man:abet noch nieht nachge- wiesem Das gilt au~ fftr Reispflanzen, die chinesische Wissenseha~.Ier mitmutierten Rhizobien infizlert trod Zur Kn611chenbil~ dung angeregt hatten. Erforschr werden auoh frei|ebende Bakte- rien, die Stickstoff binden k6nnen. Die Ar- beitsgruppe um Walter I~INGMOLLER in Bayrenth hat stickstoffbindende Bakterien7 st~mme der Art Enterobacter agglomerans entdeckt und ihr Erbg~tt analysiert. Ahrdich wie bei Rhizbbium liegen die nif-Gene anf ei- nero Plasmid. Man will die Bakterien gene- tisch so verfindern, dag sie auch dann noch banmonium produzieren, wenn ihr eigener Bedarf schon gedeckt ist. Aul~rdem hofft man, Plasmide in verwandte Bakterien ein- bauen zu k6nnen und so die Zahl der Stickstoff-Fixierer im Boden zu erh6hen. Ei- nen sotchen Plasmidtransfer konnte KHNG- M~LLER bei Bakterien in der Natur nachwei- sen.: Von den genetlsch ver~inderten Mi- kroorganismen k6nnten verschiedene Getrei- dearten profitieren, in deren Wurzelbereich Enterobacter agglomerans lebt. Quelle: FAZ Nr. 133, 12. Juni 1991 UWSF-Z. Umweltchem. Okotox. 3 (5) 1991 271
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Originalarbeiten Biotoxizitfitstests: Die Nodulation als Indikator

und 13. Dezember 1983 im Wissenschaftszentrum, Bonn-Bad Godesberg, 61 - 63 (1985)

KANNE, R.: Aquatische Okotoxikologie. Z. Umweltchem. Okotox. 3 (1) 16-18 (1991)

KIYOHARA, H.; K. NAGAO, K. YANA: Rapid screen for bacteria degra- ding waterinsoluble, solid hydrocarbones on agar plates, Appl. En- viron. Microbiol. 43 (2 )454-457 (1982)

KN1ZE, M. G.; B. T. TAKEMOTO; P. R. LEWIS, J. S. FELTON: The cha- racterization of the mutagenic activity of soil. Mutation Research 192, 23-30 (1987)

KOCH, R., B. O. WAGNER (Redaktion): Umweltchemikalien. VCH- Verlag Weinheim, ISBN 3-827-26902-9, ohne Jahresangabe

LEUNG, D.; S. R. CHANT: Effects of sewage sludge treatment of soils on nodulation and leghaemoglobin content of clover. Microbios 64, 85 -92 (1990)

LOWRY, D. H.; A. L. ROSEBROUGH; A. L. FARR, R. J. RANDALL: Pro- tein measurement with the folin phenol reagent, J. Biol. Chem. 193 ,256-275 (1951)

NEUHEB, R. L.; M. K. NEULIEB: The diverse action of dimethylsul- phoxide: an indicator of membrane transport activity. Cytobios 63, 139-165 (1990)

NUSCH, E. A.: Okotoxikologische Testverfahren. Z. Umweltchem. ()kotox. 3 (1) 12 -15 (1991)

PORTER, J. R.; R. P. SHERIDAN: Inhibition of nitrogen fixation in al- falfa by arsenate, heavy metals, fluoride, and simulated acid rain. Plant. Physiol. 68, 143- 148 (1981)

RUDOLPH, P.; R. BOJE (Redaktion): Toxizit~itstest am Regenwurm Ei- senia Fetida in kiinstlichem Boden und Phytotoxizitfitstest an einer monokotylen Pflanzenart (Avena sativa) und einer dikotylen Pflan- zenart (Brassica rapa ssp. rapa). In: C)kotoxikologie (Reihe: Ange- wandter Umweltschutz), ecomed verlagsgesellschaft mbh, Landsberg 1984

SIMS, R. C.; M. R. OVERUASH: Fate of polynuclear aromatic com- pounds in soil-plant systems; In: F. A. Gunther; J. D. Gunther. (Redaktion): Residue Reviews 88, 1 - 58, (1983)

WERNER, D.: Die Rhizobium/Bradyrhizobium-Fabales Symbiose, in: D. Werner, (Redaktion): Pflanzliche und mikrobielle Symbiosen, Georg Thieme Verlag, New York, 1987

WERNER, D.; J. WILCOCKSON; E. ZIMMERMANN: Adsorption and se- lection of Rhizobia with ion-exchange papers. Arch. Microbiol. 105, 6 7 - 7 5 (1975).

Eingegangen: 12. April 1991 Akzeptiert: 7. Mai 1991

Glossar PAK: Polycyclische Aromatische Kohlenwasserstoffe (engl. PAH) Nodulation: Kn611chenbildung

Axenie: Mangelnde Eignung eines Organismus, als Wirt zu dienen (passive Resistenz), im Gegensatz zur mangelnden Ge- neigtheit eines Organismus, als Wirt zu dienen (aktive Re- sistenz)

Kn611chen bildende Bakterien

Bakterien sind die einzigen Lebewesen, die das Stickstoff-Reservoir der Luft nutzen k6n- nen. Die Kn6Uchenbakterien der Gattung Rhizobium k6nnen fithrlich auf einem Hek- tar Land mehr als hundert Kilogramm Stick- stoff binden, teilweise sogar bis zu 300 Kilogramm.

Die meisten Rhizobienarten leben in Symbio- se mit Hiitsenfrfichdern (Leguminosen) wie Erbse, Sojabohne und Lupine. 13bet Heine Haarwurzeln dringen die Bakterien in die Pflanze ein and bilden Kn611chen, in denen der Stickstoff gebunden wird. Mehr als 95 Prozent des in Ammonium umgewandel- ten Sdckstoffs kommen der ~irtspflanze zugute.

Groge Mengen Stickstoffdiinger liet~en sich einsparen, wenn auch andere Pflanzen yon den Rhizobien profitieren k6nnten oder gar selbst in der Lage w~ren, Stickstoff zu bin- den. Zwar sind die fiir die Stickstoff- Fixierung verantwortlichen Gene, die sog. nff- Gene, identifiziert. Sie liegen auf einem Plas- mid, einem ringf6rmigen Abschnitt des Bakterien-Erbguts, das man in Zellen yon

Nutzpflanzen iibertragen kann. Nur hatte der Transfer nicht den erhofften Erfolg.

Die Fixierung des Stickstoffs kostet viel Energie, die yon der Wirtspflanze aufge- bracht werden muff. Vide Pflanzenarten sind dabei anscheinend iiberfordert. Aufler- dem hemmt der in den Pflanzenzellen vor- handene freie Sauerstoff die Nitrogenase, das Enzym, das den Stidkstoff fixierL In den Wurzelkn611chen der Hfalsenfr~chtler ist die Nitrogenase geschiitzt. Dort regen die Bakte- rien die Bildung yon Legh~'noglobin an, ei- net Substanz, die freie Sauerstoffmoiekiile bindet.

Einige Wissenschaftler versuchen daher, bei verschiedenen Nutzpflanzen eine KnOUchen- bildung auszul6sen. Die Arbeitsgruppe um Edward COCxr~qG aus Nottingham vertritt die Meinung, daft jede Pflanze yon Rhizo- bien infiziert werden und mit ihnen eine Symbiose eingehen kann. Nur die jeweilige Oberfl/ichenstruktur dec Wurzeln, an der die Rhizobien ihre Wirtspflanzen erkennen, ver- hindere den Eintritt der Bakterien. Man 16ste daher die Zellw~inde in den Wurzeln junger Reis- und Rapspflanzen mit Enzymen auL Daraufhin bildeten die Pflanzen auch wirk-

l i ~ e ~ WumI~llchen. Eine St~stoff- bindung hat man:abet noch nieht nachge- wiesem Das gilt a u ~ fftr Reispflanzen, die chinesische Wissenseha~.Ier mitmutierten Rhizobien infizlert trod Zur Kn611chenbil~ dung angeregt hatten.

Erforschr werden auoh frei|ebende Bakte- rien, die Stickstoff binden k6nnen. Die Ar- beitsgruppe um Walter I~INGMOLLER in Bayrenth hat stickstoffbindende Bakterien 7 st~mme der Art Enterobacter agglomerans entdeckt und ihr Erbg~tt analysiert. Ahrdich wie bei Rhizbbium liegen die nif-Gene anf ei- nero Plasmid. Man will die Bakterien gene- tisch so verfindern, dag sie auch dann noch banmonium produzieren, wenn ihr eigener Bedarf schon gedeckt ist. Aul~rdem hofft man, Plasmide in verwandte Bakterien ein- bauen zu k6nnen und so die Zahl der Stickstoff-Fixierer im Boden zu erh6hen. Ei- nen sotchen Plasmidtransfer konnte KHNG- M~LLER bei Bakterien in der Natur nachwei- sen.: Von den genetlsch ver~inderten Mi- kroorganismen k6nnten verschiedene Getrei- dearten profitieren, in deren Wurzelbereich Enterobacter agglomerans lebt.

Quelle: FAZ Nr. 133, 12. Juni 1991

UWSF-Z. Umweltchem. Okotox. 3 (5) 1991 271

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