Olivenhain-Bakterien könnten der Schlüssel zur Bekämpfung von Xylella sein

Bestimmte Mikroorganismen bieten biologische Vorteile wie ein sekundäres Immunsystem, fanden Forscher heraus.
Lecce, Italien
Von Simon Roots
24. Oktober 2023, 12:42 UTC

Ein Forschungsteam der Universität Jaén hat eine Gruppe ruhender Bakterien in den Blättern und im Boden von Olivenbäumen identifiziert, die sie vor Umwelteinflüssen schützen.

Genetische Analysen haben gezeigt, dass mehrere Mikroorganismen biologische Vorteile bieten, die einem sekundären Immunsystem ähneln. Die Forscher hoffen, dass ihre Ergebnisse die Entwicklung eines natürlichen Biopestizids zur Bekämpfung des tödlichen Krankheitserregers ermöglichen könnten Xylella fastidiosa.

Siehe auch:Europas sich entwickelnder Kampf gegen Xylella Fastidiosa

Es wird angenommen, dass Xylella fastidiosa vorliegt kam 2008 nach Italien durch die Einführung einer einzigen Kaffeepflanze aus Costa Rica.

Xylella fastidiosa, die das tödliche Oliven-Schnellabbau-Syndrom verursacht, hat verursacht weitverbreitete Ausbrüche in Europa in den letzten 15 Jahren und hat schätzungsweise einen jährlichen wirtschaftlichen Einfluss von über 5.5 Milliarden Euro.

Es hat sich gezeigt, dass die Bekämpfung des Bakteriums eine große Herausforderung darstellt, da es derzeit keine wirksame Methode zur Feldbekämpfung gibt, um es auszurotten.

Im Forschungsartikel veröffentlicht in Microbiology Spectrum, identifizierten die Forscher jedoch eine Gruppe von Bakterien, Bacillus spp., von denen sie glauben, dass sie der Schlüssel zur Bekämpfung des Erregers sein könnten.

Xylella fastidiosa

Xylella fastidiosa ist ein gramnegatives Bakterium, das dafür bekannt ist, eine Vielzahl von Pflanzenkrankheiten zu verursachen. Es handelt sich um einen Krankheitserreger, der hauptsächlich das Xylem befällt, das Pflanzengewebe, das für den Transport von Wasser und Nährstoffen von den Wurzeln zu anderen Teilen der Pflanze verantwortlich ist. Xylella fastidiosa stellt in der Land- und Forstwirtschaft ein großes Problem dar, da es eine Vielzahl von Pflanzenarten infizieren und zu wirtschaftlichen Verlusten und Umweltschäden führen kann.

Dieses Bakterium wird durch Insektenüberträger wie Scharfschützen und Speichelwanzen übertragen, die sich von Pflanzensaft ernähren. Wenn diese Insekten sich von infizierten Pflanzen ernähren, erwerben sie das Bakterium und können es dann auf gesunde Pflanzen übertragen, wenn sie sich von ihnen ernähren. Xylella fastidiosa kann sowohl landwirtschaftliche Nutzpflanzen als auch Zierpflanzen infizieren und ist in verschiedenen Teilen der Welt für verheerende Krankheiten verantwortlich.

Zu den bekannten Krankheiten, die durch Xylella fastidiosa verursacht werden, gehören Morbus Pierce, Citrus Variegated Chlorosis (CVC) und Olive Quick Decline Syndrome (OQDS).

Zu den Bemühungen zur Bekämpfung von Xylella fastidiosa gehören der Einsatz von Insektiziden zur Bekämpfung der Insektenüberträger sowie Bemühungen, infizierte Pflanzen unter Quarantäne zu stellen und zu entfernen, um eine weitere Ausbreitung zu verhindern. Derzeit wird an der Entwicklung wirksamerer Strategien zur Bekämpfung und Verhinderung der Ausbreitung dieses Bakteriums und der damit verbundenen Pflanzenkrankheiten geforscht.

Bazillus Arten weisen besondere Eigenschaften auf, die sie für medizinische, biotechnologische und landwirtschaftliche Anwendungen wertvoll machen.

Sie können bei der Herstellung von Biokraftstoffen, Biopolymeren und bioaktiven Molekülen eingesetzt werden. In der Landwirtschaft können sie das Pflanzenwachstum fördern, als Biodünger dienen, das Wachstum anregen und Krankheitserreger bekämpfen, was sie für eine nachhaltige Landwirtschaft vielversprechend macht.

Biodünger auf Bacillus-Basis steigern das Pflanzenwachstum und den Ertrag, indem sie die Nährstoffverfügbarkeit, die Stickstofffixierung, die Phosphorlösung und die Produktion von Pflanzenwachstumsregulatoren verbessern.

Diese Bakterien können auch antimikrobielle Verbindungen produzieren, sind kostengünstig und bilden Sporen für Stabilität, was eine natürliche Alternative zu chemischen Pestiziden darstellt.

Bacillus thuringiensis ist für seine insektiziden Eigenschaften bekannt, während andere Arten es mögen B. subtilis und Bacillus amyloliquefaciens wurden erfolgreich als Biokontrollmittel in verschiedenen Nutzpflanzen eingesetzt.

Darüber hinaus ist die Fähigkeit einiger Bazillus Arten, Bakteriozine, antimikrobielle Peptide, zu produzieren, sind vielversprechend für die Pflanzenbehandlung.

Während diese Vorteile bereits bei Nutzpflanzen wie Weizen, Sonnenblumen und Kartoffeln nachgewiesen wurden, konzentrierte sich die vom Team der Universität Jaén durchgeführte Forschung auf die Analyse ihres Vorkommens in spanischen Olivenhainen und ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Reihe von Umweltherausforderungen.

Unter der Leitung von Hikmate Abriouel startete das Team das SMART-AGRI-SPORE-Projekt, eine europäische Marie-Curie-Initiative, die darauf abzielt Entwicklung eines Biopestizids zur Bekämpfung von Xylella fastidiosa. Das Projekt umfasste die Analyse von 417 Bakterien der Gattung Bacillus spp. gesammelt in Olivenhainen in Jaén und Málaga.

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Die Forscher wollten jene Bakterien identifizieren, die in der Lage sind, Sporen zu bilden und einen Winterschlaf zu halten, um widrige äußere Bedingungen zu überwinden und wieder aufzuleben, wenn die Bedingungen günstig werden.

Diese Sporen wirken als Schutzschild und machen die Bakterien resistent gegen extreme Temperaturen, Strahlung und schädliche Chemikalien. Um diese Stämme mit dieser Fähigkeit zu isolieren, setzte das Team ihre Proben Temperaturen von bis zu 80 °C aus und eliminierte so alle Stämme, die das Kriterium nicht erfüllten.

"„Konfrontiert mit einem widrigen Ereignis, etwa einem Nährstoffmangel in der Umwelt, verfallen diese Bakterien in einen Ruhezustand, eine Art Winterschlaf, bis die Gefahr verschwindet und sie ihre normalen Lebensfunktionen wieder aufnehmen können“, erklärt Julia Manetsberger, eine von ihnen die Autoren des Papiers.

Um den Widerstand von besser zu verstehen Bacillus spp. Um Umwelteinflüssen standzuhalten, setzten die Forscher die Bakterien unterschiedlichen Mengen an Antibiotika und anorganischen Düngemitteln aus.

Ihre Resistenz war normal, ähnlich wie bei anderen Bakterienarten. Diese Widerstandsfähigkeit lässt darauf schließen Bacillus spp. würden in der Natur überleben, wenn sie solchen häufig verwendeten landwirtschaftlichen Verbindungen ausgesetzt würden, und dem Olivenhain weiterhin die gewünschten Vorteile verleihen.

Die Entdeckung dieser einzigartigen Bakterien in spanischen Olivenhainen eröffnet Möglichkeiten für zukünftige landwirtschaftliche Anwendungen.

Da Bacillus spp. Obwohl sie als eines der am weitesten verbreiteten Biopestizide bereits eine zentrale Rolle spielen, ist ihr Potenzial für neuartige biotechnologische Anwendungen in der Landwirtschaft vielversprechend. Die Forscher schlagen die Entwicklung eines natürlichen Biopestizids vor, das diese Gruppe von Mikroorganismen nutzt, um Ausbrüche von Xylella fastidiosa zu bekämpfen.

Darüber hinaus wurde bereits gezeigt, dass die Bakterien Metallbelastungen standhalten und Schwermetalle aus dem Boden entfernen, wodurch die Umwelt wirksam entgiftet wird.

Die Kontamination mit Schwermetallen stellt ein erhebliches Problem für die kommerzielle Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion dar, da Pflanzen diese Metalle aufnehmen können, die dann in die Nahrungskette gelangen.

Das Team untersuchte daher die Verträglichkeit seiner Proben gegenüber einer Reihe von Schwermetallen. Sie fanden heraus, dass die getesteten Isolate eine gute Verträglichkeit aufwiesen, wobei Eisen am besten vertragen wurde, gefolgt von Kupfer, Nickel, Mangan, Zink und anderen Cadmium.

Dies deutet darauf hin, dass Mitglieder der Oliven-Sporobiota möglicherweise in Böden mit erhöhten Metallgehalten aufgrund von Umweltfaktoren oder menschlichen Aktivitäten gedeihen könnten.


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