Untersuchungen zu Biotensid produzierenden epiphyllen Pseudomonaden

Abstract

Die Phyllosphäre umfasst den gesamten Lebensraum auf Blattoberflächen und bildet eine der größten ökologischen Nischen für mikrobielles Leben auf organischen Oberflächen. Zu den häufigsten Bewohnern der Phyllosphäre gehören die Bakterien, die meist in kleinen Konglomeraten oder als ausgewachsener Biofilm die Kutikula von Pflanzen besiedeln. Die Interaktionen dieser epiphyllen Mikroorganismen mit ihren Wirtspflanzen sind sehr vielfältig und können grundlegende Stoffkreisläufe, ebenso wie Immunreaktionen und den Hormonhaushalt von Pflanzen betreffen. Auch die komplexen Interaktionen der Mikroorganismen untereinander haben eine große Bedeutung für die Pflanze, da starker Selektionsdruck unter den harschen Bedingungen in der Phyllosphäre dazu führen kann, dass Phytopathogene unterdrückt oder sogar aktiv von manchen Bakterien an einer Infektion der Pflanze gehindert werden. Diese grundlegenden Verknüpfungen innerhalb der Phyllosphäre genauer zu untersuchen war Gegenstand dieser Arbeit. Ein Fokus lag dabei auf kommensalen Pseudomonaden und ihrer Fähigkeit, die physikochemischen Eigenschaften der Kutikula mit Hilfe von Biotensiden zu beeinflussen. <br /> Von vier Pseudomonaden wurden die Biotenside charakterisiert, Biotensid defiziente Mutanten hergestellt und ihre Eigenschaften in verschiedenen Experimenten mit denen der Wildtypen verglichen. Es wurde gezeigt, dass nichtribosomale Peptidsynthasen für die Biotensidproduktion verantwortlich sind. Es konnte mittels LC-Ms/Ms herausgefunden werden, dass <em>P.cedrina</em> das Biotensid Viscosin produziert, für <em>P.fluorescens</em> SBW25 konnte eine schon bekannte Viscosinproduktion bestätigt werden. <em>P.lurida</em> sowie <em>P.poae</em> synthetisierten ein strukturell verwandtes zyklisches Lipopeptid, mit gleicher Summenformel wie Massetolid-A aber wahrscheinlich anderer Reihenfolge der Aminosäuren. Der Verlust der Biotensidproduktion führte bei allen untersuchten Stämmen zu einer Immobilisierung auf semiflüssigem Agar. Die Biotensidmutanten konnten zudem die Benetzbarkeit von Kutikularmembranen nicht signifikant erhöhen. Die extrahierten Biotenside erhöhten nicht die Wasserpermeabilität von isolierten Kutikularmembranen von <em>P.laurocerasus</em>. Der Einfluss der produzierten Biotenside auf die Biofilmbildung war stammabhängig. So produzierte der Biotensidmutant von <em>P.fluorescens</em> SBW25 20% mehr Biofilm als der Wildtyp. Bei <em>P.lurida</em> war der Trend umgekehrt und der Wildtyp mit Biotensid produzierte 25% mehr Biomasse. Diese Ergebnisse unterstreichen die wichtige Rolle von Biotensiden bei verschiedenen Anpassungen von epiphyllen Bakterien an ihren Lebensraum.<br /> Zudem wurde eine Methode entwickelt mit der es möglich ist, Experimente zu Überlebensraten von Bakterien auf isolierten Kutikularmembranen über längere Zeiträume und mit unterschiedlichen Nahrungsangeboten durchzuführen. Die Ergebnisse bestätigen eindeutig die Annahme, dass Bakterien von <em>P. fluorescens</em> SBW 25, die adaxial auf der Kutikularmembran aufgebracht wurden, in der Lage sind, gelöste organische Moleküle auf der abaxialen Seite zu nutzen. Das Biotensid Viscosin förderte diesen Prozess dabei nicht signifikant und hatte keinen großen Effekt auf die Überlebensrate. Trotzdem ist erwiesen, dass Viscosin bei anderen Anpassungen an den phyllosphärischen Lebensraum, wie z.B. der Biofilmbildung und Motilität, die unter geänderten Versuchsbedingungen beobachtet werden könnten, eine wichtige Rolle spielt.