The interrelationships between rhizobacteria and arbuscular mycorrhizal fungi and their importance in the integrated management of nematodes and soilborne plant pathogens

Abstract

A total of 62 bacterial isolates were isolated from surface sterilized AMF spores, which were previously extracted from tomato fields in Nakhon Ratchasima Province of Thailand. These spore-associated bacteria were tested for their antagonistic potential against the root-knot nematode Meloidogyne incognita and the soilborne plant pathogens Fusarium oxysporum, Pythium aphanidermatum, Pythium ultimum and Rhizoctonia solani.<br /> A high percentage of the bacterial isolates (14,5%) reduced nematode penetration of tomato roots in repeated experiments. Two of these antagonistic bacteria were further tested in a long-term experiment, either alone or in combination with Glomus intraradices. Single inoculations resulted in low or even no biological control, but both dual inoculations reduced gall and eggmass production.<br /> Twelve bacteria (19,4%) inhibited fungal growth of at least one pathogen in vitro and six isolates showed antagonistic potential against all pathogens tested. The seven isolates that inhibited growth of Fusarium oxyporum in vitro were tested in vivo against the same pathogen. Three of these seven bacteria reduced the reisolation rate of the pathogen and therefore inhibited fungal spread in the tomato stem.<br /> The PHPR Rhizobium etli G12, inducing resistance against M. incognita, was found to promote establishment of G. intraradices on three different tomato cultivars. The bacterium appears to accelerate AMF colonization of the root, and therefore should be regarded a Mycorrhiza helper bacterium (MHB). In in vitro studies, R. etli stimulated AMF sporulation and hyphal branching, the latter of which is an important prerequisite for penetration of the host roots. This direct effect of the bacterium on fungal morphology is one explanation for the increased mycorrhiza establishment, but a plant-mediated effect can not be excluded.<br /> The combination of G. intraradices with R. etli enhanced biocontrol of M. incognita on tomato, in comparison to single inoculations. The better mycorrhization of the young transplants and the combination of different modes of action could be the explanations of the increased antagonistic potential.

<strong>Die Wechselbeziehungen zwischen Rhizosphärenbakterien und arbuskulären Mykorrhizapilzen und ihre Bedeutung in der integrierten Bekämpfung von Nematoden und bodenbürtigen pilzlichen Schaderregern</strong><br /> Insgesamt 62 Bakterienisolate wurden von oberflächensterilisierten Mykorrhizasporen isoliert, die zuvor aus Tomatenfeldern in der Nakhon Ratchasima Province in Thailand extrahiert wurden. Diese sporenassoziierten Bakterien wurden auf ihr antagonistisches Potential gegenüber dem Wurzelgallennematoden Meloidogyne incognita und den bodenbürtigen Schaderregern Fusarium oxysporum, Pythium aphanidermatum, Pythium ultimum und Rhizoctonia solani untersucht.<br /> Ein hoher Prozentsatz (14,5%) der Bakterienisolate reduzierte wiederholt die Eindringung des Nematoden in die Tomatenwurzel. Zwei dieser Isolate wurden in einem Langzeitexperiment erneut getestet, entweder allein oder in Kombination mit Glomus intraradices. Die Einzelinokulationen führten zu keinem oder nur geringem Bekämpfungserfolg. Demgegenüber führte die Kombination der Mikroorganismen in beiden Fällen zu einer signifikanten Reduzierung der Gallen- und Eiermassenbildung.<br /> Zwölf der sporenassoziierten Bakterien (19,4%) hemmten das pilzliche Wachstum zu mindest eines Phytopathogens in vitro und sechs Bakterienisolate zeigten antagonistisches Potential gegen alle getesteten pilzlichen Schaderreger. Sieben Isolate, die das Wachstum von Fusarium oxysporum in vitro gehemmt hatten, wurden gegen das gleiche Phytopathogen in vivo getestet. Drei dieser Bakterien reduzierten die Rückisolationsrate des Pathogens und hemmten daher die Ausbreitung des Pilzes im Tomatenspross.<br /> Das Bakterium Rhizobium etli G12, welches Resistenz gegen M. incognita induziert, förderte die Etablierung von G. intraradices an vier verschiedenen Tomatensorten. Durch das Bakterium scheint die Pflanzenwurzel schneller mit Mykorrhiza kolonisiert zu werden und daher sollte es als Mykorrhiza förderndes Bakterium betrachtet werden. In in vitro Studien stimulierte R. etli die Sporulation des AMP und die Anzahl der Hyphenverzweigungen. Dieser direkte Effekt des Bakteriums auf die Pilzmorphologie ist eine Erklärung für die geförderte Etablierung des AMP, da eine erhöhte Hyphenverzweigung die Präinfektionsphase des Pilzes einleitet. Es kann aber nicht ausgeschlossen werden, dass Effekte die über die Pflanze vermittelt werden eine Rolle in der Mykorrhizaförderung spielen.<br /> Die Kombination von G. intraradices mit R. etli erhöhte den Bekämpfungserfolg von M. incognita an Tomate, gegenüber den Einzelinokulationen. Die bessere Mykorrhizierung der Jungpflanzen und die Kombination verschiedener Wirkungsmechanismen könnte eine Erklärung für das erhöhte antagonistische Potential sein.