Isolation, characterization and interactions of soil microorganisms involved in the enhanced biodegradation of non-fumigant organophosphate nematicides
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Beschreibung
Die weitverbreitesten Pestizide gehören zur Wirkstoffgruppe der Organophosphate. Jedoch
kann deren Wirkung durch das verstärkt Auftreten von Mikroorganismen, welche in der Lage
sind diesen Wirkstoff zu degradieren, gemindert werden. Die verstärkte Degradierung von
nicht gasförmigen Nematiziden betrifft vor allem Anbaugebiete mit intensiver
Landwirtschaft. Bis heute ist ungeklärt welche Mikroorganismen bei dem Prozess der
beschleunigten Metabolisierung von nicht gasförmigen organophosphatischen Nematiziden
eine wichtige Rolle spielen oder wie und warum diese Prozess entsteht. Auch gibt es wenige
Erkenntinsse darüber ob der Prozess der Bio-Degradierung verzögert, gestoppt oder
umgekehrt werden kann. In diesen Untersuchungen wurden Böden von vier Bananenfeldern
Costa Ricas, die zuvor mit verschiedenen Nematiziden behandelt wurden, genauer betrachtet.
Es zeigte sich das die Behandlung mit dem Nicht-Begasungs Organophosphate Nematizid
Terbufos einen Bekämpfungserfolg gegen den Nematoden Radopholus Similis zur Folge
hatte sofern die Böden zuvor nicht so häufig mit dem Nematizid Terbufos behandelt wurden.
Dieser Effekt konnte auf den hohen Anteil von Mikroorganismen in den Böden zurückgeführt
werden, die den Wirkstoff im Boden schnell abbauten. Weiter Versuche mit verschiedenen
Böden aus Deutschland zeigten, dass Böden die erstmals mit dem Nicht-Begasungs
Organophosphate Nematizid Fenamiphos behandelt wurden, den Wirkstoff im Boden nicht
ausreichend schnell biologisch abgebauen konnten. Verschiedene Bakterien der Gattung
Pseudomonas konnten den Wirkstoff hier nicht metabolisieren. Ein Anstieg der
Pseudomonas Population wurde nach einer Fenamiphos Behandlung nicht ermittelt. Der
Mangel der Surfactant Produktion der bodenbürtigen Bakterien könnte ein Grund für den
fehlenden biologischen Abbau sein. Folglich, könnten nur vereinzelte Pseudomonas spp.
Stämme Nematizide abbauen. In weiteren Versuchen wurden aus deutschen Böden, die zuvor
häufig mit Fenamiphos behandelt wurden, 17 Fenamiphos abbauende Bakterienstämme
isoliert. Diese Bakterien bauten den Fenamiphos schnell ab. Weitere Versuche zeigten, dass
ein Bakterienstamm den Wirkstoff als Kohlenstoffquelle für sein Wachstum nutzte. DNA
Profile der Fenamiphos abbauenden Bakterienstämme wiesen 5 verschiedene RFLP Muster
auf. Diese Bakterien wurden als Microbacterium, Sinorhizobium, Brevundimonas, Ralstonia
oder Cupriavidus Spezies anhand ihrer partiellen 16S rRNA Gensequenzen identifiziert.
Phylogenetische Analysen mit die Bakterien zeigten enge Verwandtschaft mit einander und
haben gezeigt dass die Bakterien stammten von dem gleichen Vorfahren ab. Multiple
Sequenz Analyse von den Fenamiphos abbauenden Bakterien ergaben identische Nucleotide
Regionen mit Bakterien von ein Genebank. Die Fenamiphos abbauenden Bakterien bauten
das neuartige Organophosphate Nematizid Fosthiazate nicht ab wodurch eine Fenamiphos
Spezifizierung der Bakterien nachgewiesen werden konnte. Jedoch, in den Böden, in denen
zuvor die Fenamiphos abbauenden Bakterien isoliert wurden, wurde der Wirkstoff
Fosthiazate, aufgrund des hohen Mikroorganismen Anteil im Boden, abgebaut. Applikationen
von Pflanzen revitalisierenden Mitteln erhöhte die mikrobielle Biomasse im Boden. Das
frühe Eindringen des Wurzelgallen Nematoden Meloidogyne incognita wurde gehemmt. Der
Abbau von Fenamiphos wurde verzögert. Zusammenfassend zeigte diese Arbeit, dass
spezifische bodenbürtige Bakterien sich an bestimmte Nematizide anpassen und deren
Wirkstoff als Kohlenstoffquelle für sich nutzen können. Dieser Effekt verlangsamte sich mit
veränderter Populationsdichte der Mikroorganismen. Die Diversität durch Applikation von
biologischen Pflanzenfördern hemmte den Nematodenbefall selbst wenn nicht Nematizid
abbauende Stämme im Boden vorkommen.
Autor*in
Alfonso Cabrera