Pythomedizin I - Bakterien

Fach Chemie

Klasse 12

Autor Wimmer96

Veröffentlicht am 02.11.2018

Schlagwörter

Bakterien

Zusammenfassung

Die Phytomedizin ist die Wissenschaft von den Krankheiten und Beschädigungen der Pflanzen. Im ersten Teil geht es um Bakterien. Welche Arten von Bakterien gibt es und welche Krankheiten können diese hervorrufen.

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Erreger der Pflanzenkrankheiten: Bakterien, Phytoplasma
Bakterien:
• Einzellige Mikroorganismen
• Kein echter Zellkern (Prokaryonten)
• Feste Zellwand
• 0,2 – 5 µm Größe
• DNA frei im Cytoplasma
• In der Regel Einzeller
• Vermehrung durch Teilung
• Gerichtete Fortbewegung
• Generationszeit von E. coli: 20 Minuten

Bakterien werden durch ihren Aufbau in zwei Gruppen unterteilt.
• Bakterien, die bei Färbung nach Gram den absorbierten Farbstoff fest in der Zellwand binden (Gram-positiv)
• Bakterien mit einer zusätzlichen Lipopolysaccharid- und Lipoproteinschicht (Gram-negativ)

Identifizierung der Bakterien durch Gram-Färbung

  1. Fixierung auf Objektträger
  2. Färbung mit Kristallviolett
  3. Beizung mit Iod-Kaliumjodid, anschließend Entfärbung mit Alkohol
  4. Gegenfärbung mit Fuchsin oder Safranin
    Gram-positiv: Staphylococcus aureus
    Gram-negativ: Escherichia coli

Verschiedene Lebensweisen der Bakterien
• Aerob (benötigen Sauerstoff)
• Obligat anaerob (Sauerstoff ist Gift)
• Fakultativ anaerob (tolerant gegenüber Sauerstoff)
• Autotroph (Photo- oder Chemosynthese)
• Heterotroph (Saprophyten, Symbionten, Parasiten)

Verschiedene Zellformen der Bakterien:
• Kokken: Kugeln
• Streptokokken: Zellfäden
• Staphylokokken: Zellhaufen
• Spirillen: spiralförmig
• Stäbchen: gerade Zylinder

Taxonomie der phytopathogenen Bakterien
Abteilung: Gracilicutes – Gram negativ Bakterien
Klasse: α-Proteobacteria
Familie: Sphingomonadaceae (Rhizomonas)
Familie: Rhizobiaceae (Agrobacterium)
Klasse: β-Proteobacteria
Familie: Burkholderiaceae (Ralstonia)
Klasse: γ-Proteobacteria
Familie: Enterobacteriaceae (Erwinia)
Familie: Pseudomonadaceae (Pseudomonas)
Familie: Xanthomonadaceae (Xanthomonas)
Abteilung: Firmicutes-Gram-positive Bakterien
Familie: Microbacteriaceae (Clavibacter)
Familie: Tsukamurellaceae (Rhodococcus)
Familie: Streptomycetaceae (Streptomyces)
Abteilung: Tenericutes (ohne feste Zellwand)
Klasse: Mollicutes
Familie: Acholeplasmataceae (Phytoplasma)

Infektionsprozess von phytopathogenen Bakterien
• Natürliche Eintrittspforten
o Stomata
o Lentizellen
o Hydathoden
o Nektarien
o Trichome
o Insekten
• Wunden/ Verletzungen

Systemische Besiedlung durch phytopathogene Bakterien
Interzellularraum (Infektionsort)
↓Vermehrung
Umgebung durch Eigenbewegung
↓wasserdurchtränkte Flecken ↓Vermehrung
Übertritt in Xylem
↓basipetal ↓ akropetal↑
Systemische Infektion
Pektinasen, Zellulasen,Proteinasen ↓Vermehrung
Späte Infektion (intrazellulär)
Welkesymptome

Übertragung und Verbreitung von phytopathogenen Bakterien
• Mögliche Kontaminationsquellen
o Vermehrungsmaterial
o Saatgut
o Epiphytische Population
o Geräte und Bewässerung
• Weiterverbreitung durch
o Wind
o Niederschlag
o Kulturmaßnahmen
o Insekten

Krankheitssymptome der phytopathogenen Bakterien
Sichtbare Symptome:
• Blattflecken (Pseudomonas, Xanthomonas-Arten)
Erscheinen zunächst wassergesättigt und nekrotisieren mit fortschreitendem Krankheitsverlauf
• Absterbeerscheinungen (Erwinia amylovora, Clavibacter, Ralstonia)
Folge von Blattflecken, Fäule oder Welken. Auf einzelne Organe begrenzt oder gesamte Pflanze
• Welken (Xanthomonas, Clavibacter, Ralstonia)
Folge der Besiedlung von Leitgefäßen (Versorgung). Wasser- und Nährstofftransport gestört
• Fäulen (Erwinia carotovora, Pseudomonas-Arten)
Zerstörung pflanzlicher Zellwände (bakterielle Enzyme) bewirken Weich- bzw. Nassfäulen
• Tumore und Wachstumsanomalien (Agrobacterium, Rhodococcus, Phytoplasmen)
Bakterielle Stoffwechselprodukte (z.B. Wuchsstoffe) bewirken abnormales Wachstum

Wichtige phytopathogene Bakterien
• Agrobacterium tumefaciens (Wurzelkopf)
• Erwinia amylovora (Feuerbrand)
• Pseudomonas syringae (Fleckenkrankheit, Tüpfelschwärze)
• Xanthomonas (Adernschwärze)

Agrobacterium tumefaciens
• Aerob  benötigen Sauerstoff
• Biotroph  Lebende Pflanze
• Stäbchen: gerade Zylinder
• Peritrich
• Bodenbakterium
• An Obstarten, Himbeeren, Weinreben (großer Wirtspflanzenkreis)
• Gewebewucherungen (Tumoren)
• Erreger dringt vom Boden aus über Wunden in die Pflanze ein
• Überwinterung im Boden, über viele Jahre lebensfähig
• Expression und Dekodierung von Genen  Tumorbildung
• Biotechnologische Nutzung: Trojanisches Pferd  Übertragung von Fremdgenen in Pflanzen
Erwinia amylovora
• Fakultativ anaerob  tolerant gegenüber Sauerstoff
• Necrotroph  Totes Gewebe
• Stäbchen
• Peritrich
• Feuerbrand Obstbau: Brine, Äpfel, Quitte (auch Zierpflanzen und Wildpflanzen)
• Braun-shwarze Verfärbungen; hakenartiges Abkrümmen der erkrankten Triebsspitzen; Exsudatbildung
• Übertragug durch Regen und Insekten auf Blüten und Blätter
• Überwinterung in holzigen Trieben, über viele Jahre lebensfähig
Pseudomonas syringae
• Aerob  benötigen Sauerstoff
• Hemi-biotroph  lebende und tote Wirtspflanze
• Stäbchen
• Polytrich
• Bakterienbrand, Rindenbrand Gemüsebau: Pflaumen, Kirsche, Gurke, Tomate, Buschbohne
• Braun-schwarze Flecken an Blättern und Früchten; abgestorbene Rindenpartien
• Übertragung im Sommer von Blattt zu Blatt, im Herbst über Wunden an Stamm, Zweige
• Überwinterung an oder in der Rinde
Xanthomonas campestris
• Monotrich
• Aerob  benötigen Sauerstoff
• Hemi-biotroph  Lebende und tote Wirtspflanze
• Stäbchen
• Gelbe Kolonien
• Adernschwärze, Bakterien-Blattflecken  Gemüsebau: Kohl, Möhre, Busch- und Stangenbohne
• Braun-schwarze Blattadern, Flecken an Blättern, Blattstielen und Früchten; Fäulniserscheinungen
• Übertragung durch Bearbeitungsgeräte, Ausbreitung durch Wind und Nässe begünstigt
• Überwinterung im Boden an Pflanzenrückständen, Samen und Unkraut
Phytoplasma
• Zellwandfreie Bakterien
• Leben im Phloem
• Dreischichtige Membran, pleomorph
• Obligat biotroph
• Nicht auf künstlichen Medien kultivierbar
• Stoffwechsel stark reduziert
• Resistent gegenüber Antibiotika
• Inaktiv bei > 40°C
• Phytoplasmose  Kokospalme, Kirsch- und Apfelbäume, Weinrebe
• Blattvergilbung, Blütenvergrünung, Nekrosen und Wuchsanomalien
• Übertragung durch Zikaden, Pfropfung
Salmonella
• Pflanzen können Vektoren für Salmonella sein z.B. Salat, Tomaten, etc
• Salmonella vermehrt sich in Pflanzen, ruft Krankheitssymptome hervor, dringt in Pflanzenzellen ein
Rhizobia
• Bakterie als Förderer der Pflanzengesundheit  Stickstoff-fixierende Bakterien (Rhizobia)
• Intrazelluläre Bakterien
• Symbiose mit Fabaceen
• Knöllchenbakterien
• N-Fixierung
• Förderung des Wachstums
• Abänderung der Pflanzenentwicklung

Bekämpfung phytopathogene Bakterien
• Vorbeugende Maßnahmen, eine chemische Bekämpfung ist nur begrenzt möglich
• Verwendung gesunden Saat- und Pflanzenguts
• Selektion kranker Pflanzen im Bestand
• Anbau resistenter Sorten
• Entfernung und/oder Verbrennen befallener Pflanzen bzw. Pflanzenteile
• Stimulierung der antagonistischen Bodenmikroflora
• Anwendung physiologisch saurer Düngemittel
• Weite Fruchtfolge
• Kupferpräparate, teilweise Wirkung
• Gewaschenes Erntegut rasch trocknen und kühl lagern

Interaktion zwischen Pflanze und Bakterium
• Induzierte Abwehrmechanismen der Pflanze
o Erkennen von Elicitoren (z.B. bakterielles Lipopolysaccharid (LPS))
• Aktive Unterdrückung der Abwehrmechanismen
o Freisetzung von Effektoren – Blockade von Rezeptoren