Plant Growth Promoting Rhizobacteria

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Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) oder Pflanzenwachstum fördernde Wurzelbakterien bezeichnet verschiedene Bakterienarten, welche bei verschiedenen Pflanzen das Wachstum fördern und in den Wurzeln (Rhizospähre) vorkommen.

Die wachstumsfördernden Wurzelbakterien haben direkten und indirekten Einfluss auf das Pflanzenwachstum. Zu den direkten Einflüssen zählt unter anderem die Zurverfügungstellung von Nährstoffen für die Pflanzen (vgl. Saeed et al. 2021). Es gibt aber auch Vermutungen, dass die wachstumsfördernde Eigenschaft damit zu tun hat, dass diese Bakterien im Rhizophagy Cycle involviert sind und so direkt zur Nährstoffaufnahme der Pflanzen beitragen. Ferner produzieren wachstumsfördernde Wurzelbakterien Wachstumshormone (Auxine) und schützen die Pflanzenwurzeln vor Pathogenen, wobei die Herstellung von Siderophore (Eisenbinder) dabei eine wichtige Rolle spielen. Diese entziehen freies Eisen den Pathogenen, indem sie es komplexieren und machen es so für Pflanzen besser verfügbar (Saeed et al. 2021).

Eine wichtige Rolle spielen die Rhizobakterien zudem beim Immunsystem der Pflanzen bei der Bildung von Resistenz gegen Krankheitserreger im Zusammenhang mit der induzierten systemischen Resistenz (ISR oder RISR).

Eine weitere Bedeutung kommt ihnen in der Bioremediation zu (Saeed et al. 2021).

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Beispiele

Azospirillum brasilense
Azotobacter salinestris
Bacillus, z.B. B. megaterium, B. subtilis
Burkholderia phytofirmans
Paenibacillus favisporus, Paenibacillus polymyxa
Pseudomonas, z.B. P. fluorescens, P. putida, P. stutzeri
Staphylococcus, z.B. S. pasteuri
Rahnella aquatilis

Weitere Gattungen sind: Agrobacterium, Arthrobacter, Caulobacter, Chromobacterium, Erwinia, Flavobacterium, Micrococcus, and Serratia (vgl. Sagar et al. 2021)

Quellen: Kumar et al. 2021; Sati et al 2023

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Vermarktung

Den Wurzelbakterien kommt ein grosses Potenzial zur Vermarktung zu. Einige Produkte gibt es beispielsweise schon länger auf dem Markt, beispielsweise Bacillus-Kulturen. Backer und Kollegen (2018) beleuchten in ihrem Artikel die Produktentwicklung und Vermarktung. Bezüglich Regulatorien ist der Markt uneinheitlich, in Europa ist insbesondere die Zulassung über die Pflanzenschutzmittel- (Pestizide) und über die Düngemittelverordnung üblich, während in den USA diese Produkte als Biostimulanzien geregelt werden und in Kanada die Zulassungsverfahren zur Zeit noch uneinheitlich sind und je nach Produkt variieren.

Grosses Potenzial wird gesehen in der Vermarktung einzelner, isolierter Mikroorganismenstämme und -präparate, welche je nach Zusammensetzung der Produkte, beispielsweise mit der Beimischung von Nähr- und anderen Hilfsstoffe und je nach rechtlichen Rahmenbedingungen markenrechtlich geschützt oder gar patentiert werden können. Im Gegensatz zur Natürlichen Landwirtschaft, wo ein freier Zugang der Bauern zu Mikrobenprodukte angestrebt wird, läuft hier offensichtlich die Entwicklung darauf hinaus, dass der Zugang zu dieser Technologie von Firmen geschützt und vermarktet wird. Bauern ihrerseits werden von diesen Firmen und ihren Produkten abhängig gemacht.

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Literatur

Backer, R. Rokem, J.S. Ilangumaran, G. Lamont, J. Praslickova, D. Ricci, E. Subramanian, S. Smith, D.L. (2018): Plant Growth-Promoting Rhizobacteria: Context, Mechanisms of Action, and Roadmap to Commercialization of Biostimulants for Sustainable Agriculture. Front. Plant Sci. 9:1473. doi: 10.3389/fpls.2018.01473 (Volltext (https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2018.01473/full))
Kumar, M. Giri, V.P. Pandey, S. Gupta, A. Patel, M.K. Bajpai, A.B. Jenkins, S. Siddique K.H.M. (2021): Plant-Growth-Promoting Rhizobacteria Emerging as an Effective Bioinoculant to Improve the Growth, Production, and Stress Tolerance of Vegetable Crops. Int J Mol Sci. 2021 Nov 12;22(22):12245. doi: 10.3390/ijms222212245. PMID: 34830124; PMCID: PMC8622033 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8622033/).
Saeed Q, Xiukang W, Haider FU, Kučerik J, Mumtaz MZ, Holatko J, Naseem M, Kintl A, Ejaz M, Naveed M, Brtnicky M, Mustafa A. (2021): Rhizosphere Bacteria in Plant Growth Promotion, Biocontrol, and Bioremediation of Contaminated Sites: A Comprehensive Review of Effects and Mechanisms. Int J Mol Sci. 2021 Sep 29;22(19):10529. doi: 10.3390/ijms221910529. PMID: 34638870; PMCID: PMC8509026 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8509026/).
Sagar A, Rathore P, Ramteke PW, Ramakrishna W, Reddy MS, Pecoraro L. (2021): Plant Growth Promoting Rhizobacteria, Arbuscular Mycorrhizal Fungi and Their Synergistic Interactions to Counteract the Negative Effects of Saline Soil on Agriculture: Key Macromolecules and Mechanisms. Microorganisms. 2021 Jul 13;9(7):1491. doi: 10.3390/microorganisms9071491. PMID: 34361927; PMCID: PMC8307984 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8307984/).
Sati, D. Pande, V. Samant, M. (2023): Plant-beneficial Bacillus, Pseudomonas, and Staphylococcus spp. from Kumaon Himalayas and their drought tolerance response. Front. Sustain. Food Syst. 7:1085223. 11 S. doi:10.3389/fsufs.2023.1085223 (https://doi.org/10.3389/fsufs.2023.1085223)