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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-62518
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/6251/


Al abed Al kader, Mariam

In vitro studies on nematodes interactions with their antagonistic fungi in the rhizosphere of various plants

In vitro Untersuchungen über Interaktionen von Nematoden mit ihren antagonistischen Pilzen in der Rhizosphäre von verschiedenen Pflanzen

Dokument1.pdf (4.396 KB) (md5sum: 0128245d2ba8d1d43e5c27541702b930)

Kurzfassung in Englisch

The general goal of this study was to investigate, in vitro, interactions between different nematode biological groups (phytophagous Meloidogyne incognita, mycophagous Aphelenchus avenae and saprophagous Acrobeloides apiculatus) and different fungi from various biological groups (nematophagous fungi Monacrosporium eudermatum, Paecilomyces lilacinus, Arthrobotrys oligospora, A. conoides, A. candida, and A. brochopaga, ectomycorrhizal fungi Laccaria laccata, Paxillus involutus, Lyophyllum sp., and Cenococcum geophilum, wood-decay fungus Ganoderma resinaceum, and saprophytic fungi Fusarium sp. and Trichoderma sp.)

First of all, molecular techniques, using PCR and DNA-sequencing, were applied to identify two free-living nematodes Aphelenchus and Acrobeloides isolated from the rhizosphere of forest trees in Freiburg, Germany. These species were mass cultured in monoxenic conditions and used in the subsequent studies in this thesis. Two primer pairs Nem_18S_F/R and EU347F/EU929R were suitable to amplify nematode DNA. According to the sequence data and comparing them with the data in GenBank, the two nematode species were identified as Aphelenchus avenae and Acrobeloides apiculatus.

In vitro tests of the potential antagonistic efficiency of the nematophagous fungi against nematode species M. incognita, A. avenae, and A. apiculatus were carried out. The number of traps and the percentages of infected eggs and trapped nematodes on the culture of these fungi on water agar were calculated microscopically, as well as, the activity of these fungi in soil against A. apicultus were estimated. Three-dimensional adhesive nets traps were the most common structures seen in the cultures of the fungi M. eudermatum, A. conoides, and A. oligospora. Although these three fungi statistically had the same trap numbers, they differed in their ability to capture nematodes. M. eudermatum and A. conoides had the most effective antagonistic activity against all nematode species in soil and on water agar. It was shown that root-knot nematode M. incognita was the most susceptible to predation by the tested nematophagous fungi. In a subsequent study, the ectomycorrhizal fungi, P. involutus, C. geophilum, L. laccata, and Lyophyllum sp., the wood-decay fungus G. resinaceum, and the saprophytic fungi Fusarium sp. and Trichoderma sp. were tested for their potential antagonistic activity against nematodes. They did not show any potential at all for predatory or parasitic effects against nematodes in the microscopic observation. However, nematode extraction efficiency from their cultures using a Baermann funnel showed that these fungi cause a reduction in A. apiculatus reproduction, which was noticeable in the cultures of Fusarium sp., G. resinaceum and P. involutus. An additional study was conducted to test the ability of all these fungi to attack and consume previously dead nematodes. The radial growth of the fungi in the presence and absence of dead nematodes were compared, also microscopic observation was applied to estimate the percentage of nematodes body attacked by fungal mycelia. The results showed that all the nematophagous as well as the saprophytic fungi had the ability to attack dead nematode bodies and to use their contents as nutrients. Whereas the ectomycorrhizal fungi differed in their behaviours; P. involutus and C. geophilum were unable to attack nematodes body, while the fungi L. laccata and Lyophyllum sp. did so and their radial growths were higher on the medium amended with nematode necromass.

In vitro assays were conducted to verify, if the tested fungi produced metabolites affecting nematode mobility, mortality, or reproduction. Also, the impacts of the fungal dry mycelia on the reproduction of free-living nematodes A. apiculatus in the soil or on artificial medium were investigated. Fungal culture filtrates of these fungi were mixed with the population of the three nematodes species. The results showed that the fungivorous nematode were more tolerant to fungal metabolites than other nematode biological groups. Fungal culture filtrate of G. resinaceum was very effective in affecting mobility of root-knot nematode M. incognita, as well as killing more than 60% of nematode second stage. Its effects on free-living nematode were lower than on plant-parasitic nematode. This fungus also reduced eggs hatching rate. The fungi P. involutus and Lyophyllum sp. filtrates strongly inhibited eggs hatching. Nematophagous fungi culture filtrates were less effective on all tested nematodes than other fungal groups. None of the dry mycelia of the tested fungi in this study had nematicidal effects on the reproduction of A. apiculatus in soil or in artificial culture medium.


Sawdust was used as as a carrier to introduced four nematophagous fungi to soil for the biological control of plant-parasitic nematode M. incognita. Microcosms were filled with soil amended with different rates of sawdust (sawdust: soil 1:1, 1:3, and 1:20 (v:v)) was inoculated or not with each fungus. The introduced nematophagous fungi on sawdust to the rhizosphere had antagonistic effect on the reproduction of root-knot nematode on tomato plants, giving lower numbers of galls and egg masses per unit of root area, eggs and egg hatching per egg mass, and larvae in soil, but did not improve plant growth. The nematophagous fungi differed in their efficiency. The fungi A. conoides and M. eudermatum could be good candidates for future field studies; they were very effective in decreasing nematode populations on root and in the rhizosphere.


Kurzfassung in Deutsch

Das Ziel dieser Studie war die Aufdeckung von in vitro Interaktionen zwischen den verschiedenen biologischen Gruppen von Nematoden (Pflanzenparasiten Meloidogyne incognita, Pilzfresser Aphelenchus avenae und Saprophage Acrobeloides apiculatus) sowie verschiedenen Pilzen aus mehreren biologischen Gruppen (nematophage Pilze Monacrosporium eudermatum, Paecilomyces lilacinus, Arthrobotrys oligospora, A. conoides, A. candida und A. brochopaga, Ektomykorrhizapilze Laccaria laccata, Paxillus involutus, Lyophyllum sp. und Cenococcum geophilum, Holzzersetzer Ganoderma resinaceum, und Saprophyten Fusarium sp. und Trichoderma sp.).

Molekularen Techniken wurden angewandt, um zwei frei lebende Nematoden Aphelenchus und Acrobeloides aus der Rhizosphäre von Waldbäumen in Freiburg mittels PCR und Sequenzierung zu identifizieren. Die Massenzucht unter monoxenischen Bedingungen wurde in den nachfolgenden Studien dieser Dissertation verwendet. Zwei Primer-Paare Nem_18S_F / R und EU347F/EU929R waren geeignet, um die Nematoden-DNA zu vervielfältigen. Nach Eingabe der Sequenzdaten und einem Vergleich mit den Daten in der GenBank konnten zwei Arten von Nematoden zweifelsfrei determiniert werden: Aphelenchus avenae und Acrobeloides apiculatus.

In vitro Tests zur potenziellen antagonistischen Wirksamheit von nematophagen Pilzen gegen die Nematoden M. incognita, A. avenae und A. apiculatus wurden durchgeführt. Kleb-Netz-Fallen waren die häufigsten Strukturen in den Kulturen der Pilze M. eudermatum, A. conoides und A. oligospora. Obwohl diese drei Pilze zahlenmäßig die gleiche Anzahl von Fallen bildeten, unterschieden sie sich in ihrer Fähigkeit zur Erfassung der betroffenen Nematoden. M. eudermatum und A. conoides hatten die effektivste antagonistische Wirkung gegen alle Arten von Nematoden im Boden und auf dem Wasser-Agar. Wurzelgallennematode M. incognita war am stärksten von der Reduzierung durch die getesteten nematophagen Pilze betroffen. A. brochopaga bildete nach Impfung ihrer Kultur mit Nematoden die höchste Zahl von Strukturen, war aber nicht in der Lage, Nematoden zu fangen. In der vorliegenden Studie wurden die Ektomykorrhizapilze P. involutus, C. geophilum, L. laccata und Lyophyllum sp., der holzzersetzende Pilz G. resinaceum, und die saprophytischen Pilze Fusarium sp. und Trichoderma sp. auf ihre potenzielle antagonistische Wirkung gegen Nematoden getestet. Sie zeigten keinerlei räuberische oder parasitäre Effekte gegen Nematoden in der mikroskopischen Untersuchung. Die Extraktion der Nematoden aus ihren Kulturen mit Baermann-Trichtern zeigte jedoch, dass diese Pilze zu einer Hemmung der A. apiculatus-Reproduktion führen; dies war meßbar in den Kulturen von Fusarium sp., G. resinaceum und P. involutus. Eine zusätzliche Studie wurde durchgeführt, um die Fähigkeit aller dieser Pilze zum Angriff und zur Aufnahme abgetöteter. Die Ergebnisse zeigten, dass alle nematophagen Pilze sowie die saprophytischen die Fähigkeit hatten, tote Nematoden anzugreifen und ihre Inhalte als Nährstoffe zu nutzen. Die Ektomykorrhizapilze unterschieden sich in ihren Verhaltensweisen: P. involutus und C. geophilum waren nicht in der Lage, tote Nematoden anzugreifen, während die Pilze L. laccata und Lyophyllum sp. dies konnten und ihr radiales Wachstum höher war in einem Zuchtmedium, welches mit toten Nematoden angereichtert war.

In vitro Tests wurden durchgeführt, um festzustellen, ob die untersuchten Pilze Metaboliten produzieren, um Mobilität, Mortalität oder Reproduktion der Nematoden zu beeinflussen. Außerdem wurden die Auswirkungen getrockneter Pilzmycelien auf die Reproduktion von frei lebenden Nematoden A. apiculatus im Boden oder auf künstlichem Medium untersucht. Pilz-Kultur-Filtrate dieser Pilze wurden gemischt mit drei Arten von Nematoden. Die Ergebnisse zeigten, dass die pilzfressenden Nematoden toleranter waren gegenüber Pilz-Metaboliten als andere biologische Gruppen von Nematoden. Pilz-Kultur-Filtrat von G. resinaceum war sehr effektiv auf die Mobilität der Wurzelgallennematoden M. incognita und mehr als 60% der Fadenwürmer im zweiten Stadium wurden abgetötet. Seine Auswirkungen auf die frei lebenden Nematoden waren niedriger als auf parasitäre Nematoden. Dieser Pilz verringerte ebenfalls die Schlüpfrate von Eiern. Die Filtrate der Pilze P. involutus und Lyophyllum sp. reduzierten stark die Schlüpfrate von Eiern. Filtrate nematophager Pilze waren weniger effektiv gegen alle getesteten Nematoden als andere Pilz-Gruppen. Keines der getrockneten Myzelien der getesteten Pilze in dieser Studie hatte nematizide Auswirkungen auf die Reproduktion von A. apiculatus im Boden oder in künstlichem Medium.

Eine Methode zur Anwendung von vier nematophagen Pilzen im Boden für die biologische Bekämpfung von parasitären Nematoden M. incognita verwendete Sägemehl als Trägermedium. Mikrokosmen aus Petrischalen wurden mit Erde gefüllt, der unterschiedliche Anteile von Sägemehl beigegeben waren; sie wurden anschließend mit jedem Pilz geimpft oder nicht. Die Zugabe von nematophagen Pilzen plus Sägemehl in die Rhizosphäre hatte eine antagonistische Wirkung auf die Reproduktion von Wurzelgallennematoden an Tomatenpflanzen, und führte zu einer niedrigeren Zahl von Wurzel-Gallen und Ei-Massen pro Wurzeleinheit, Eiern und ihrer Schlüpfrate pro Eigelege, sowie Larvenzahlen im Boden; verbesserte aber nicht das Wachstum der Pflanzen. Die getesteten nematophagen Pilze unterschieden sich in ihrer Effizienz. Die Pilze A. conoides und M. eudermatum könnten gute Kandidaten für zukünftige Feld-Studien sein: sie verringerten sehr effektiv die Nematoden an Wurzeln und in der Rhizosphäre.



SWD-Schlagwörter: Nematoden
Freie Schlagwörter (deutsch): Nematoden , In vitro Interaktionen , Pilze
Freie Schlagwörter (englisch): Nematode , In vitro interactions , Fungi
Institut: Institut für Forstbotanik und Baumphysiologie
Fakultät: Fakultät für Forst- und Umweltwissenschaften
DDC-Sachgruppe: Land- und Forstwirtschaft, Veterinärmedizin
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Fink, Siegfried (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 04.02.2009
Erstellungsjahr: 2008
Publikationsdatum: 06.02.2009
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