Die Erfindung wurde von der US-Regierung durch das United States Department
of Agriculture unterstützt (Grant Number USDA 00-CRHF-0-6055. Die Vereinigten Staaten
haben bestimmte Rechte an dieser Erfindung.
Hintergrund der Erfindung
Eine Gattung von pflanzenpathogenen Bakterien ist die Gattung Agrobacterium.
Agrobakterien sind natürlich vorkommende gentechnische Pflanzenmanipulatoren. Mitglieder
der Gattung Agrobacterium haben von Natur aus die Fähigkeit, ein DNA-Segment aus
einem Plasmid, das sich im Bakterium befindet, in das Genom einer Zelle einer lebenden
Pflanze zu übertragen. Die in die Pflanze übertragene DNA (die T-DNA) bewirkt die
Initiation von zwei Aktivitäten der Pflanzenzellen. Eine Aktivität besteht in der
Herstellung einer Klasse von Chemikalien, den sogenannten Opinen, die von den Bakterien
als Nahrungsquelle verstoffwechselt werden können. Die andere Aktivität besteht
in der Initiation eines Wachstums einer als Wurzelhalsgalle bezeichneten Tumormasse.
Agrobacterium initiiert das Wachstum einer Wurzelhalsgalle, um eine
Mikroumgebung, nämlich die Wurzelhalsgalle, zu erzeugen, wo die Bakterien gedeihen
und sich vermehren können. Ungünstigerweise entzieht die Wurzelhalsgalle selbst
Stoffwechselenergie aus der Pflanze, die sonst der Erzeugung von vegetativem Wachstum
oder Früchten dienen könnte. Dadurch wird der Ertrag, den die Pflanze sonst liefern
könnte, verringert. Bei einigen perennierenden Pflanzenspezies, bei denen die Pflanze
langlebig ist, wie Weinreben, Steinobst und Rosen, kann der Einfluss der Wurzelhalsgallen-Krankheit
erheblich sein. Beispielsweise stellen Stämme der Bakterien Agrobacterium vitis,
die Weinstöcke angreifen, die Hauptursache der Weinreben-Wurzelhalsgalle dar, die
weltweit die Rebenkrankheit mit dem größten wirtschaftlichen Schaden darstellt.
Es gibt eine Anzahl verschiedener Möglichkeiten zur Bekämpfung von
Pflanzenkrankheiten in der gewerblichen Landwirtschaft. Ein Weg beruht darauf, dass
man chemische Mittel, die für den krankheitserregenden Organismus schädlich oder
feindlich sind, auf die Pflanzen oder auf den Boden aufbringt. Ein zweiter Weg beruht
auf der Entwicklung von Pflanzenvarietäten, die gegenüber einer Infektion durch
die spezielle Krankheit oder den speziellen Krankheitsstamm resistent sind. Ein
weiterer Weg beruht auf der Verwendung eines biologischen Organismus zur Bekämpfung
des krankheitserregenden Organismus. Diese letztgenannte Strategie wird als biologische
Bekämpfung bezeichnet.
Biologische Bekämpfungsmittel bekämpfen Pflanzenkrankheiten, indem
sie Chemikalien ausscheiden, die eine Hemmung oder Abtötung des krankheitserregenden
Organismus bewirken oder indem sie einfach die ökologische Nische besetzen, die
ansonsten für den krankheitserregenden Organismus verfügbar wäre. Derartige Mikroorganismen
können das Wachstum von konkurrierenden mikrobiellen Stämmen durch Verwendung von
Toxinen hemmen. Wenn ein Bakterium ein breites Spektrum eines antibakteriellen Toxins
in seine lokale Umgebung emittieren kann, so trifft dieses Bakterium in seiner ökologischen
Nische auf geringere Konkurrenz. Daher haben zahlreiche Bakterien und andere Mikroorganismen
Gene für Toxine entwickelt. Häufig tragen die Plasmide, die die für diese Toxine
kodierenden Gene tragen, auch Gene, die dem Wirt Immunität gegenüber diesem speziellen
Toxin verleiht. Dies ist vorteilhaft, da der das Toxin sezernierende Organismus
offensichtlich einen Mechanismus aufweisen muss, um die Toxizität seines eigenen
Toxins zu vermeiden, wenn der Organismus in erfolgreicher Weise die ökologische
Nische, die er für sich freigemacht hat, bevölkern soll.
Man weiß, dass wirksame Strategien zur Bekämpfung von Wurzelhalsgallen
unter Verwendung von biologischen Bekämpfungsmitteln zur Bekämpfung des Wachstums
von Agrobacterium existieren. Ein Problem, das mit der Bekämpfung von Wurzelhalsgallen-Krankheiten
verbunden ist, besteht jedoch darin, dass verschiedene Agrobacterium-Spezies normalerweise
Pflanzen in unterschiedlichen ökologischen Mikrozonen der Pflanze sowie unterschiedliche
Pflanzenspezies bewohnen und angreifen. Beispielsweise lebt Agrobacterium rhizogenes
normalerweise in der Wurzelumgebung (Rhizosphäre) von Pflanzen und greift Pflanzenwurzeln
an, während Agrobacterium tumefaciens normalerweise Pflanzenstängel oder –
kronen angreift. Daher müssen Strategien zur biologischen Bekämpfung der Wurzelhalsgallen-Krankheit
auf die Mikroumgebung der speziellen Pflanzenspezies und auf die Stämme von Agrobacterium,
die unterdrückt werden sollen, fokussiert sein.
Folgende Literaturstellen befassen sich mit der Bildung von Wurzelknöllchen
(Nodulation) und mit Bakterienstämmen, die an der Wurzelnodulation beteiligt sind:
Triplett et al., PNAS, Bd. 85 (1998), S. 3810–3814; Dasong
et al., Weisheng wuxue zazhi, Bd. 18, Nr. 2 (1998), S. 7–12, Chemical Abstract
Nr. 129:3281198; WO-A-98/50564; und WO-A-90/15138.
Agrobacterium rhizogenes Stamm K84, stellt beispielsweise den am häufigsten
untersuchten Stamm zur biologischen Bekämpfung von Wurzelhalsgallen dar. Er wird
weltweit gewerblich zur Bekämpfung von Krankheiten an Steinobst eingesetzt. Man
nimmt an, dass die biologische Bekämpfung mit dem Stamm K84 vorwiegend auf die Bildung
von zwei plasmidkodierten Antibiotika, den Agrocinen 84 und 434, die durch die Gene
pAgK84 bzw. pAgK434 kodiert werden, zurückzuführen ist, wobei jedes dieser Antibiotika
für einen Teil der festgestellten Krankheitsbekämpfung verantwortlich ist. Agrocin
84, ein Adenin-Analoges, wirkt gegen tumorigene Stämme, die die Nopalin/Agrocinopin-pTi-Plasmide
tragen und erfordert das accC-Gen im Zielstamm für seine Aktivität. EP-A-0 313 333
befasst sich mit Agrocin 84. Agrocin 434, ein disubstituiertes Cytidin-Analoges,
entfaltet seine Wirksamkeit und Spezifität auf einem breiten Bereich von A. rhizogenes-Stämmen.
Die gewerbliche Anwendung des biologischen K84-Bekämpfungssystems ist jedoch auf
Steinobst beschränkt, da pathogene Agrobacterium-Stämme von anderen Fruchtsorten
nicht durch K84 gehemmt werden.
In Bezug auf Agrobacterium vitis-Stämme, Verursacher von Weinreben-Wurzelhalsgallen,
sind keine wirksamen präventiven Bekämpfungsmaßnahmen gewerblich verfügbar. Ein
früherer Versuch zur Anwendung einer biologischen Bekämpfungstechnik gegen Wurzelhalsgallen
bei Weinreben beruht auf dem bakteriellen Agrobacterium vitis-Stamm F2/5. Beim Stamm
F2/5 handelt es sich um einen nicht-tumorigenen Agrobacterium-Stamm, der auf Weinreben
zur Besetzung von ökologischen Nischen, die ansonsten durch tumorigene Stämme besetzt
würden, angewandt werden kann. Dieser Strategie war ein gewisser Erfolg beschieden,
jedoch ist der Erfolg für Weinreben spezifisch, d. h. er tritt bei anderen Pflanzenspezies
nicht ein und variiert je nach der Identität des die Krankheit verursachenden, virulenten
A. vitis-Stammes. Beispielsweise ist F2/5 bei von Weinreben abweichenden Wirtspflanzen,
wie Nicotiana glauca, Sonnenblumen oder Tomaten unwirksam und ist ferner gegen verschiedene
pathogene A. vitis-Stämme, wie CG78, sowie andere A. tumefaciens-Biovarietäten unwirksam.
Herlache et al., Abstract Nr. 2000-87646, Phytopathology, Bd. 90, Nr. 6 (2000),
suppl. S. 535, befasst sich mit A. vitis.
Es besteht ein Bedürfnis nach einem biologischen Bekämpfungsmittel
mit einem breiteren Zielbereich, um die Bekämpfung der Wurzelhalsgallen-Krankheit,
insbesondere die Wurzelhalsgallen-Krankheit bei Weinreben, zu bekämpfen.
Kurze zusammenfassende Darstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung besteht zusammenfassend in einem Verfahren
zur Bekämpfung der Wurzelhalsgallen-Krankheit bei Pflanzen unter Verwendung einer
wirksamen Menge eines &agr;-Proteobakteriumstammes, der Trifolitoxin (TFX) erzeugt.
Beim &agr;-Proteobakterienstamm kann es sich um eine biologisch reine Kultur eines
isolierten, TFX-erzeugenden &agr;-Proteobakterienstammes sowie um einen &agr;-Proteobakterienstamm,
der gentechnisch so bearbeitet ist, dass er TFX erzeugt, handeln. Die vorliegende
Erfindung betrifft ferner das biologische Bekämpfungsmittel des vorstehenden Verfahrens
sowie eine mit dem biologischen Bekämpfungsmittel behandelte Pflanze.
Das biologische Bekämpfungsmittel (Pflanzenschutzmittel) ist als ein
&agr;-Proteobakterienstamm charakterisiert, der gentechnologisch so verändert worden
ist, dass er Trifolitoxin (TFX) bildet. Der verwendete &agr;-Proteobakterienstamm
kann einen beliebigen der zahlreichen Stämme von Agrobacterium umfassen, einschließlich
Agrobacterium vitis und insbesondere A. vitis F2/5. Der verwendete &agr;-Proteobakterienstamm
kann gentechnologisch zur Erzeugung von TFX verändert worden sein, indem man ein
genetisches Konstrukt in das Agrobacterium einführt, das bewirkt, dass das Agrobacterium
das tfx-Operon aus Rhizobium trägt und exprimiert. Das Bakterium kann auch zur Erzeugung
von TFX durch Einführung eines pT2TFXK-Plasmids in das Agrobacterium verändert worden
sein. Das biologische Bekämpfungsmittel kann ferner den Stamm Agrobacterium vitis
F2/5 (pT2TFXK), ATCC Patent-Hinterlegungsnummer PTA-2356, enthalten.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein biologisches Bekämpfungsmittel
bereitzustellen, das das Auftreten der Wurzelhalsgallen-Krankheit bei Pflanzen und
insbesondere bei Weinreben-Spezies hemmt.
Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass erstmals
ein neues und wirksames Verfahren zur Hemmung der durch zahlreiche Stämme verursachten
Wurzelhalsgallen-Krankheit bereitgestellt wird.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
ein neues und wirksames Verfahren zur Hemmung der Wurzelhalsgallen-Krankheit über
dem Boden bei Weinreben-Spezies bereitgestellt wird.
Weitere Ziele, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. Somit wird erfindungsgemäß
ein Verfahren zur Bekämpfung der Wurzelhalsgallen-Krankheit bei Pflanzen bereitgestellt,
wobei das Verfahren den Einbringungsschritt einer wirksamen Menge einer biologisch
reinen Kultur eines &agr;-Proteobakterienstammes, der Trifolitoxin herstellt, auf
die Pflanze umfasst.
Die Erfindung betrifft ferner einen &agr;-Proteobakterienstamm, der
gentechnologisch so verändert worden ist, dass er Trifolitoxin zur Bekämpfung der
Wurzelhalsgallen-Krankheit erzeugt, wenn er auf eine Pflanze aufgebracht wird.
Erfindungsgemäß wird ferner ein biologisches Bekämpfungsmittel (Pflanzenschutzmittel)
zur Bekämpfung der Wurzelhalsgallen-Krankheit, das einen erfindungsgemäßen &agr;-Proteobakterienstamm
umfasst, bereitgestellt.
Kurze Beschreibung der verschiedenen Darstellungen der Zeichnung
1 ist eine Darstellung der Struktur des
tfx-Operons.
2 zeigt die mutmaßliche chemische Struktur
des Trifolitoxin-Peptids.
3 ist eine graphische Darstellung einiger
Ergebnisse der in den nachstehenden Beispielen beschriebenen Versuche.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Bekämpfung der
Wurzelhalsgallen-Krankheit bei Pflanzen bereit, indem man eine wirksame Menge eines
&agr;-Proteobakterienstammes, der Trifolitoxin (TFX) herstellt, verwendet.
Beim &agr;-Proteobakterienstamm kann es sich um eine biologisch reine
Kultur eines isolierten, TFX erzeugenden &agr;-Proteobakterienstammes sowie um einen
&agr;-Proteobakterienstamm, der gentechnologisch zur Erzeugung von TFX verändert
worden ist, handeln. Die vorliegende Erfindung umfasst ferner das biologische Bekämpfungsmittel
des vorstehenden Verfahrens und eine mit dem biologischen Bekämpfungsmittel behandelte
Pflanze.
Trifolitoxin ist ein Peptid-Antibiotikum, das nativ durch Rhizobium
leguminosarum bv. Trifolii T24 erzeugt wird und nativ die Rhizosphäre von Bohnenpflanzen
hemmt. Die Bildung und die Resistenzfunktionen des Antibiotikums werden durch ein
Siebengen-tfx-Operon und ein unverknüpftes tfuA-Gen kodiert; Breil et al., "DNA
sequence and mutational analysis of genes involved in the production and resistance
of the antibiotic peptide trifolitoxin", J. Bacteriol., Bd. 175 (12) (1993), S.
3693–3702; und Breil et al., "A newly discovered gene, tfuA, involved in the
production of the ribosomally synthesized peptide antibiotic trifolitoxin", J. Bacteriol.,
Bd. 178 (14) (1996), S. 4150–4156 (diese Druckschriften werden durch Verweis
zum Gegenstand der Beschreibung gemacht). TFX leitet sich von einer posttranslationalen
Spaltung und Modifikation des tfxA-Genprodukts ab und hemmt in wirksamer Weise das
Wachstum von Mitgliedern der &agr;-Proteobakterien, einschließlich der Stämme von
Ochrobactrum, Rhodobacter, Rhodospeudomonas, Brucella und Rhizobium. TFX ist für
diese Gruppe hochgradig spezifisch, wie früher durch das Fehlen einer feststellbaren
Wirkung auf Nicht-Rhizobiaceae-Bakterien in der Bohnen-Rhizosphäre gezeigt wurde;
Robleto et al., "Effects of bacterial antibiotic production on rhizosphere microbial
communities from a culture-independent perspective", Appl. Environ. Microbiol.,
Bd. 74 (1998), S. 5020–5022. Eine mutmaßliche Struktur von aktivem TFX ist
in 2 dargestellt.
Wir haben festgestellt, dass es möglich ist, ein genetisches Konstrukt,
das für die Bildung von TFX und die Resistenz dagegen kodiert, in einen &agr;-Proteobakterienstamm,
z. B. Agrobacterium, zu übertragen, und dass derartig gentechnologisch veränderte
Bakterien als wirksame biologische Bekämpfungsmittel für die Wurzelhalsgallen-Krankheit
bei Pflanzen wirken können. Ferner haben wir festgestellt, dass TFX eine Hemmwirkung
gegen ein breites Spektrum von Agrobacterium vitis-Stämmen ausübt, einschließlich
mehrerer Stämme, die durch den Stamm A. vitis F2/5 nur schlecht bekämpfbar sind.
Ferner verstärkt die Bildung von TFX, das aus dem stabilen Plasmid pT2TFXK exprimiert
wird, die biologische Bekämpfungswirkung von A. vitis F2/5, indem es diesem Stamm
sowohl eine Wirksamkeit gegen Stämme, die normalerweise durch A. vitis F2/5 nicht
bekämpft werden, verleiht, als auch dessen wirksames Wirtspflanzenspektrum erweitert.
Das erfindungsgemäße biologische Bekämpfungsmittel ist allgemein so
definiert, dass es einen &agr;-Proteobakterienstamm, der TFX herstellt, umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich beim biologischen Bekämpfungsmittel
um einen &agr;-Proteobakterienstamm, der gentechnologisch zur Bildung von TFX modifiziert
worden ist. Stämme von &agr;-Protobakterien sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Geeignete Stämme von &agr;-Proteobakterien werden ferner von Triplett et al., "Expression
of tfx and Sensitivity to the Rhizobial Peptide Antibiotic Trifolitoxin in a Taxonomically
Distinct Group of &agr;-Proteobacteria Including the Animal Pathogen Brucella abortus",
App. Environ. Microbiol., Bd. 60 (11) (1994), S. 4163–4166, beschrieben, wobei
diese Druckschrift durch Verweis zum Gegenstand der Beschreibung gemacht wird. Agrobacterium
stellt eine Wahl von &agr;-Proteobakterien dar, deren Wirksamkeit als biologische
Bekämpfungsmittel in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gezeigt worden
ist. Ein Beispiel für eine wirksame Agrobacterium-Spezies ist Agrobacterium vitis
und insbesondere der A. vitis-Stamm F2/5.
Die verwendeten &agr;-Proteobakterien können gentechnologisch zur
Herstellung von TFX durch Einführung einer Nucleotidsequenz in die Bakterien, die
die Bakterien veranlassen, das tfx-Operon zu tragen und zu exprimieren, verändert
werden. Die Struktur des tfx-Operons ist in 1 dargestellt.
Das Operon umfasst sieben Gene mit der Bezeichnung tfxA bis tfxG. Die Sequenz des
tfx-Operons von Rhizobium leguminosarum bv. Trifolii ist in SEQ ID NO: 1 dargestellt.
Das tfxA-Gen umfasst die Nucleotidbasen 597 bis 725. Seine abgeleitete Aminosäuresequenz
ist in SEQ ID NO: 2 dargestellt. Das tfxB-Gen umfasst die Nucleotidbasen 794 bis
1915. Seine abgeleitete Aminosäuresequenz ist in SEQ ID NO: 3 dargestellt. Das tfxC-Gen
umfasst die Nucleotidbasen 1908 bis 2978. Seine abgeleitete Aminosäuresequenz ist
in SEQ ID NO: 8 dargestellt. Das tfxD-Gen umfasst die Nucleotidbasen 2982 bis 4232.
Seine abgeleitete Aminosäuresequenz ist in SEQ ID NO: 4 dargestellt. Das tfxE-Gen
umfasst die Nucleotidbasen 4213 bis 4971. Seine abgeleitete Aminosäuresequenz ist
in SEQ ID NO: 9 dargestellt. Das tfxF-Gen umfasst die Nucleotidbasen 4968 bis 5744.
Seine abgeleitete Aminosäuresequenz ist in SEQ ID NO: 5 dargestellt. Das tfxG-Gen
umfasst die Nucleotidbasen 5996 bis 6781. Seine abgeleitete Aminosäuresequenz ist
in SEQ ID NO: 6 dargestellt.
Es ist bekannt, dass Kopien von Genen von Stamm zu Stamm innerhalb
einer Spezies variieren. Derartige Variationen werden hier als allele Variationen
bezeichnet. Demzufolge gibt es wahrscheinlich tfx-Operons in anderen Bakterienspezies,
die eine mit SEQ ID NO: 1 an jedem Nucleotid identische Sequenz aufweisen können
oder nicht. Derartige allele Variationen zu SEQ ID NO: 1, die existieren können,
beeinträchtigen nicht die Fähigkeit des Operons zur wirksamen Bildung von TFX in
genau der gleichen Weise wie SEQ ID NO: 1.
Zahlreiche Verfahren zur Einführung von genetischen Konstrukten in
Bakterien, mit denen die Bakterien dazu veranlasst werden können, spezielle Gene
von Interesse zu tragen und zu exprimieren, sind aus dem Stand der Technik bekannt
und können erfindungsgemäß herangezogen werden. Beispielsweise kommt es in Betracht,
ein genetisches Konstrukt, das das tfx-Operon enthält, in ein Bakterium einzuführen,
um damit mindestens eine Kopie des tfx-Operons in das Genom des Bakteriums zu integrieren.
Alternativ kommt es in Betracht, in ein Bakterium ein Plasmid, das das tfx-Operon
trägt und exprimiert, einzuführen. Im letztgenannten Fall kann das Plasmid ohne
Beschränkung hierauf das in Triplett et al., "Expression of tfx and Sensitivity
to the Rhizobial Peptide Antibiotic Trifolitoxin in a Taxonomically Distinct Group
of &agr;-Proteobacteria Including the Animal Pathogen Brucella abortus", App. Environ.
Microbiol., Bd. 60 (11) (1994), S. 4163–4166, beschriebene pT2TFXK-Plasmid
umfassen (diese Literaturstelle wird durch Verweis zum Gegenstand der Beschreibung
gemacht). Obgleich von Plasmiden eingebrachte Merkmale häufig instabil sind, enthält
pT2TFXK den RK2-Plasmid-Partitionierungslocus, der sowohl in vitro als auch unter
Feldbedingungen ein hohes Maß an Stabilität verleiht. Die Stabilität der TFX-Expression
ist von Vorteil, wenn das biologische Bekämpfungsmittel nur zur Pflanzzeit auf die
Pflanze inokuliert wird, z. B. wenn die Wurzeln vor dem Pflanzen in eine bakterielle
Suspension getaucht werden.
Bei einer Ausführungsform handelt es sich beim biologischen Bekämpfungsmittel
um den Stamm Agrobacterium vitis F2/5 (pT2TFXK), der bei der American Type Culture
Collection am 8. August 2000 hinterlegt worden ist und die Patent-Hinterlegungsnummer
PTA-2356 erhalten hat. Mehrere Merkmale von F2/5 (pT2TFXK) lassen darauf schließen,
dass es sich um ein sicheres Mittel zur biologischen Bekämpfung von Wurzelhalsgallen
handelt. Zunächst übt die bakterielle TFX-Herstellung aufgrund des engen Toxizitätsbereiches
von TFX nur eine geringe Wirkung auf Nicht-Zielorganismen aus. Ferner ist A. vitis
selbst wirtspflanzenspezifisch und wurde nur aus der Weinreben-Rhizosphäre, Weinbergböden
und befallenen Rebstöcken isoliert. Außerdem überlebt A. vitis schlecht im Erdreich
und in Nicht-Weinbeeeren-Rhizosphären, was darauf schließen lässt, dass es unwahrscheinlich
ist, dass auf Rebstöcke aufgebrachtes F2/5 (pT2TFXK) den Weinberg verlassen könnte
oder die Rhizosphären von anderen Weinbergpflanzen befallen könnte. Dies steht im
Gegensatz zum handelsüblich verwendeten A. radiobacter K84-Stamm, von dem gezeigt
worden ist, dass er sich im brachliegenden Boden ausbreitet und die Rhizosphäre
zahlreicher Pflanzenspezies kolonisiert. Außerdem fehlen bei pT2TFXK tra-Gene, so
dass es nicht selbst-mobilisierbar ist. Ein Derivat von A. radiobacter K84, K1026,
trägt ein &Dgr;tra-Derivat des selbsttransmittierbaren pAgK84, das in Australien
zur Bekämpfung von Wurzelhalsgallen verwendet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist allgemein so definiert, dass es
den Einbringungsschritt einer Menge des TFX herstellenden &agr;-Proteobakterienstammes,
die in wirksamer Menge das Wachstum von Wurzelhalsgallen im Vergleich zu einer nicht
mit den TFX herstellenden &agr;-Proteobakterien behandelten Pflanzen hemmt oder
verringert, auf die Pflanze. Beim TFX herstellenden &agr;-Proteobakterienstamm kann
es sich um einen &agr;-Proteobakterienstamm, der auf die vorstehend beschriebene
Weise gentechnologisch zur Herstellung von TFX verändert worden ist, oder um eine
im wesentlichen reine Kultur eines &agr;-Proteobakterienstammes, der von Natur aus
TFX erzeugt, handeln. Der Ausdruck "eine im wesentlichen reine" Kultur soll eine
Kultur von TFX herstellenden &agr;-Proteobakterien umfassen, die keine anderen bakteriellen
Spezies in Mengen enthält, die zu einer Beeinträchtigung der Replikation oder TFX-Bildung
der Kultur ausreichen oder die zu einem Nachweis durch normale bakteriologische
Techniken ausreichen. Pflanzen, bei denen die vorliegende Erfindung angewandt werden
kann, umfassen allgemein Pflanzen, die für die Wurzelhalsgallen-Krankheit empfänglich
sind, z. B. Weinbeerenpflanzen, Obstbäume oder Rosenpflanzen.
Es fällt unter den breiten Umfang der Erfindung, dass das biologische
Bekämpfungsmittel auf die Pflanze aufgebracht oder in den Boden zusammen mit der
Pflanze oder Pflanzensamen eingebracht wird, so dass sich eine Kultur des biologischen
Bekämpfungsmittels in der Nähe oder innerhalb des empfindlichen Gewebes der Pflanze
beim Wachsen entwickelt. Um dies zu erleichtern, wird das biologische Bekämpfungsmittel
vorzugsweise mit einem geeigneten Streckmittel oder Trägerstoff verdünnt, entweder
auf die Samen oder Pflanzen vor dem Pflanzen aufgebracht oder in die Furchen eingebracht,
wenn die Samen oder Pflanzen gepflanzt werden. Alternativ kann das biologische Bekämpfungsmittel
mit oder ohne einen Träger zubereitet und als getrenntes Inokulationsmittel vertrieben
werden, das direkt auf die Pflanze oder direkt in die Furchen, in die die Samen
oder Pflanzen gepflanzt werden, eingeführt wird. Derartige Verfahren sind aus dem
Stand der Technik bekannt.
Eine vorteilhafte Technik kann das Aufbringen des biologischen Bekämpfungsmittels
auf die Pflanze oder die Samen unter Verwendung eines geeigneten Beschichtungsmechanismus
oder eines Bindemittels, bevor die Samen oder Pflanzen für den Pflanzvorgang in
den Handel gebracht werden, umfassen. Verfahren zum Beschichten von Samen und Pflanzen
sind dem Fachmann geläufig. Beispielsweise kann das biologische Bekämpfungsmittel
mit einem porösen, chemisch inerten, granulierten Träger gemäß US-Patent 4 875 921
vermischt werden.
Unabhängig davon, ob das biologische Bekämpfungsmittel direkt in Form
eines Überzugs auf den Samen oder die Pflanze aufgebracht wird oder nicht, wird
das biologische Bekämpfungsmittel vorzugsweise mit einem geeigneten Trägerstoff
oder Streckmittel verdünnt, um die Kultur leichter handhabbar zu machen und eine
ausreichende Menge an Material bereitzustellen, um eine einfache Handhabung durch
den Menschen zu ermöglichen. Beispielsweise kann ein Träger auf Torfbasis gemäß
den Angaben von Bosworth et al, "Alfalfa yield response to inoculation with recombinant
strains of Rhizobium meliloti carrying an extra copy of dct and/or modified nifA
expression", Appl. Environ. Microbiol., Bd. 60 (1994), S. 3815–3832, verwendet
werden (diese Druckschrift wird durch Verweis zum Gegenstand der Beschreibung gemacht).
Ferner wurde festgestellt, dass Perlit-, Vermiculit- und Aktivkohle-Materialien
geeignete Trägersubstanzen darstellen. Es wird angenommen, dass zahlreiche weitere
nicht-toxische und biologisch inerte Substanzen von getrockneter oder granulierter
Beschaffenheit ebenfalls als Träger für das biologische Bekämpfungsmittel dienen
können.
Die Dichte, mit der das biologische Bekämpfungsmittel auf die Pflanze
oder den Pflanzensamen oder in die Furchen inokuliert wird, soll ausreichend sein,
um ein lebensfähiges bakterielles Wachstum im Bereich des Samens oder der Pflanze
oder im unteren Bodenbereich neben den Wurzeln des Samens oder der Pflanze zu ermöglichen.
Dabei soll eine wirksame Menge des biologischen Bekämpfungsmittels verwendet werden.
Bei einer wirksamen Menge handelt es sich um eine Menge, die ausreicht, ein ausreichendes
bakterielles Wachstum zu gewährleisten, so dass eine Infektion
durch Wurzelhalsgallen induzierende Bakterien gehemmt oder vermindert wird, und
zwar im Vergleich mit einer Infektion durch Wurzelhalsgallen induzierende Bakterien
in Abwesenheit des biologischen Bekämpfungsmittels.
Das Projekt, dessen Ergebnisse nachstehend beschrieben sind, wurde
in dem Bemühen begonnen, einen Bakterienstamm zu entwickeln, der als biologisches
Bekämpfungsmittel zur Bekämpfung der Wurzelhalsgallen-Krankheit bei Weinpflanzen,
wie Weinbeerenpflanzen, verwendet werden kann. Die Idee bestand darin, einer Agrobacterium-Spezies
die Fähigkeit zur Bildung des TFX-Antibiotikums zu verleihen, um tumorigene Agrobacterium-Spezies,
die ansonsten empfindliche Pflanzen befallen könnten, zu bekämpfen. Zu Beginn dieser
Bemühungen war es nicht bekannt, ob das TFX-Toxin innerhalb des für Wurzelhalsgallen
empfindlichen Pflanzengewebes sowie bei den über dem Boden herrschenden Umgebungsbedingungen
bei Einwirkung von Sonnenlicht, Luft und anderen destabilisierenden Mitteln wirksam
ist oder nicht. Das Toxin tritt normalerweise nur in der Rhizosphäre von wachsenden
Pflanzen auf, wobei es sich dabei um die einzige Umgebung handelt, in der früher
die Wirksamkeit des TFX-Toxins nachgewiesen wurde. Wir haben festgestellt, dass
die Fähigkeit zur Herstellung des TFX-Toxins in erfolgreicher Weise gentechnologisch
der Agrobacterium-Spezies verliehen werden kann, so dass sie als biologisches Bekämpfungsmittel
zur Bekämpfung der Ausbreitung von tumorigenen Agrobacterium-Spezies innerhalb von
für Wurzelhalsgallen empfindlichem Gewebe verwendet werden kann.
Es war unsicher, ob die für die Wurzelhalsgallen-Krankheit verantwortliche
Spezies von Agrobacterium gegenüber dem TFX-Toxin empfindlich ist. Wie nachstehend
ausgeführt, ergaben Tests, deren Ziel darin bestand, festzustellen, ob die Agrobacterium
vitis-Stämme gegenüber TFX empfindlich sind oder nicht, dass ein Grad der Empfindlichkeit
vorlag, der aber angesichts früherer TFX-Empfindlichkeitsmessungen mit anderen Agrobacterium-Spezies
geringer als erwartet war. Bei Tests mit Rhizobium leguminosarum T24-Kolonien wurden
nur relativ kleine Hemmzonen um das TFX erzeugende Rhizobium beobachtet. Für einen
Agrobacterium-Stamm, dem Stamm F2/5 zur biologischen Bekämpfung, wurde eine TFX-Resistenz
festgestellt. Trotzdem wurde festgestellt, dass dann, wenn das für die Herstellung
von TFX kodierende Plasmid in den A. vitis-Stamm F2/5 eingeführt wurde, ein wirksames
Mittel zur biologischen Bekämpfung von Wurzelhalsgallen geschaffen wurde, das gegen
die meisten tumorigenen Stämme von A. vitis wirksam ist, wenn es zusammen mit dem
tumorigenen Stamm inokuliert wird. Es wurde festgestellt, dass das biologische Bekämpfungsmittel
wirksam ist, wenn das Verhältnis des biologischen Bekämpfungsmittels zu den tumorigenen
Stämmen 1:1 oder mehr beträgt.
Vor Durchführung dieser Arbeit war es auch nicht klar, ob die TFX-Bildung
eine Hemmung der Gallenbildung durch tumorigenes Agrobacterium in planta wirksam
ist, da TFX in situ rasch abgebaut wird. Bei früheren Untersuchungen wurde der Abbau
von antimikrobiellen Peptiden, wie Cecropin B und Attacin E in apoplastischen Pflanzenflüssigkeiten
beobachtet. Dies war vermutlich auf apoplastische Proteinasen zurückzuführen. Somit
führte die Expression von antimikrobiellen Peptiden in Pflanzen zu gemischten Ergebnissen
in Bezug auf die Verstärkung der Krankheitsresistenz. Beispielsweise verlieh eine
Cecropin-Expression in transgenem Tabak keine Resistenz gegenüber P. syringae pv
tabaci, was vermutlich auf niedere apoplastische Peptidkonzentrationen aufgrund
von Proteolyse zurückzuführen war; Jones and Kerr, "Agrobacterium radiobacter strain
K1026, a genetically engineered derivative of strain K84 for biological control
of crown gall", Plant Disease, Bd. 73 (1989), S. 15–18; Mills et al., "Evidence
for the breakdown of cecropin B by proteinases in the intercellular fluid of peach
leaves", Plant Sci., Bd. 104 (1999), S. 17–22.
Ferner wurde angenommen, dass es Schwierigkeiten bereiten würde, die
TFX-Bildung gentechnologisch in Pflanzen zu erreichen, was auf den komplizierten
Mechanismus zurückzuführen ist, gemäß dem sich aktives TFX von tfxA ableitet. Wir
haben festgestellt, dass Agrobacterium rhizogenes zur Herstellung von TFX befähigt
ist, indem man das pT2TFXK-Plasmid, das das tfx-Operon, jedoch nicht tfuA enthält,
addiert. Dieser Befund ließ darauf schließen, dass die TFX-Bildung durch Wurzelhalsgallen
biologisch bekämpfende Stämme von Agrobacterium, wie A. rhizogenes K84 und A. vitis
F2/5, durch TFX-Bildung verstärkt werden kann und ausgezeichnete Transportträger
für TFX zur Infektionsstelle bilden.
Durch die Bildung des TFX-Toxins im A. vitis-Stamm F2/5 ergeben sich
weitere Vorteile. Beispielsweise wird die biologische Bekämpfung auf andere Nicht-Rebstockwirte
von Agrobacterium, wie Nicotiana glauca, ausgedehnt. Die Verstärkung der biologischen
Bekämpfung durch den F2/5-Stamm aufgrund der Fähigkeit zur Bildung von TFX erstreckt
sich auf die Fähigkeit des F2/5-Stammes zur Bekämpfung von solchen A. vitis-Stämmen
an Rebstöcken, die ohne die Fähigkeit zur Bildung von TFX nicht anderweitig bekämpft
werden könnten. Dieses Ergebnis zeigt, dass die TFX-Herstellung die biologische
Wurzelhalsgallen-Bekämpfung bei sämtlichen anderen Stämmen zur biologischen Bekämpfung,
insbesondere von Agrobacterium-Stämmen, die auf anderen Wirtspflanzen
verwendet werden können, verstärken kann. Die Fähigkeit zur Herstellung von TFX
in Agrobacterium bietet die Möglichkeit, einem Stamm eine biologische Bekämpfungswirkung
zu verleihen, sofern der Erzeugerstamm gegenüber dem tumorigenen Stamm im Überschuss
vorliegt. Hohe Verhältnisse des eine biologische Bekämpfung bewirkenden Stammes
zum pathogenen Stamm lassen sich unter Feldbedingungen leicht erreichen, indem man
die Wurzel des Pflanzenmaterials in eine Suspension des Stammes zur biologischen
Bekämpfung eintaucht oder indem man direkt bakterielle Suspensionen des die biologische
Bekämpfung bewirkenden Stammes auf die Pflanzbetten oder die Pflanzen selbst aufbringt.
Somit ist die Fähigkeit zur Verstärkung des biologischen Bekämpfungsstatus
von Agrobacterium-Stämmen nicht auf die vorstehend und in den folgenden Beispielen
beschriebenen, speziellen beispielhaften Stämme beschränkt. Die Ergebnisse zeigen,
dass die Wirkung von TFX zur Hemmung von Pathogenen in von der Rhizosphäre abweichenden
Umgebungen erreicht werden kann und dass die Strategie auch in einer Umgebung oberhalb
des Bodens erfolgreich ist. Somit ist es möglich, diese toxinerzeugende Aktivität
auf beliebige Agrobacterium-Stämme, deren Verwendung als biologisches Bekämpfungsmittel
angestrebt wird, zu übertragen. Die nachstehend beschriebenen Plasmide eignen sich
zur Einführung einer derartigen Aktivität in andere, Wurzelhalsgallen bildende Bakterienstämme,
einschließlich andere Agrobacterium-Stämme.
[0038] Obgleich die nachstehenden Beispiele an Agrobacterium vitis
durchgeführt wurden, lässt sich erwarten, dass die gleiche Technik auch bei anderen
Wurzelhalsgallen bildenden Bakterienstämmen, wie anderen Stämmen von Agrobacterium,
erfolgreich ist. Die folgenden Beispiele dienen lediglich der Erläuterung der Aspekte
der vorliegenden Erfindung und schränken den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung
in keiner Weise ein.
BeispieleWachstumsbedingungen für Bakterien und Pflanzen, Stammkonstruktion
Die untersuchten bakteriellen Stämme sind in der nachstehenden Tabelle
1 aufgeführt. Die A. vitis-Stämme (ohne pT2TFXK oder pT2TX3K) wurden von Dr. T.
J. Burr, Cornell University, erhalten. Die Bakterien wurden bei 27 °C auf BSM-Agarmedium
gezüchtet. A. vitis F2/5 (pT2TFXK) und F2/5 (pT2TX3K) wurden durch triparentale
Paarung unter Anwendung üblicher Verfahren konstruiert. Transkonjuganten wurden
auf BSM-Medium, das mit 50 ppm Kanamycin ergänzt war, selektiert. Trimethoprim (10
ppm) wurde zugesetzt, um eine Selektion gegen die E. coli-Donator- und Helferstämme
vorzunehmen. Stämme, die die Plasmide pT2TFXK und pT2TX3K enthielten, wurden durch
routinemäßige Vermehrung auf BSM unter Zusatz von 50 ppm Kanamycin gezüchtet. Vor
der Verwendung bei der Herstellung von Inokulumsuspensionen für Tests auf biologische
Bekämpfung wurden diese Stämme über Nacht auf BSM-Agar ohne Kanamycin gezüchtet.
Die Plasmide pT2TFXK und pT2TX3K enthalten beide das vollständige Operon, das für
das TFX-Peptidtoxin kodiert, einschließlich der Gene tfxA bis tfxG.
Pflanzen (Nicotiana glauca) wurden in einem Gewächshaus mit zusätzlicher
Beleuchtung gezüchtet und je nach Bedarf mit einer Nährlösung mit der Bezeichnung
CNS, die folgende Bestandteile enthält, gedüngt: 2 mM CaCl2·2H2O,
0:5 mM MgSO4·7H2O, 2 mM KCl, 0,4 mM KH2PO4,
2,5 mM NH4NO3, 0,065 mM FeSO4·7H2O,
2,3 &mgr;M H3BO3, 0,9, &mgr;M MnSO4·H2O,
0,6 &mgr;M ZnSO4·7H2O, 0,1 &mgr;M NaMoO4·2H2O,
0,11 &mgr;M NiCl2·6H2O, 0,01 &mgr;M CoCl2·6H2O,
0,15 &mgr;M CuSO4·5H2O.
Tabelle 1Bakterielle StämmeIn vitro-Antibiosetest
Agrobacterium vitis-Stämme (Tabelle 1) wurden auf ihre Empfindlichkeit
gegenüber Trifolitoxin (TFX) getestet. 10 &mgr;l des Trifolitoxin erzeugenden Stammes
Rhizobium leguminosarum T24 oder dessen Tfx-Derivat wurden direkt aus einem eingefrorenen
Vorrat auf BSM-Agarplatten (Difco) punktförmig aufgesetzt. Die Bakterien wurden
2 bis 3 Tage bei 27 °C gezüchtet, um die Anreicherung von TFX im Medium zu ermöglichen.
Diese Platten wurden sodann mit einem leichten Nebel entweder des hochgradig TFX-empfindlichen
Rhizobium 128Cl-Stammes (positive Kontrolle) oder eines Agrobacterium vitis-Teststammes
unter Verwendung einer Preval-Sprühpistole (Precision Valve Company Teil #267) besprüht.
Sprühsuspensionen von Teststämmen wurden hergestellt, indem man mit
Bakterien gefüllte Ösen in 15 ml steriles destilliertes Wasser tauchte, bis die
Suspension kaum sichtbar trüb war. Die besprühten Platten wurden 2 bis 4 Tage bei
27 °C inkubiert. Wenn Wachstum des Teststammes auf den Platten mit kein TFX
bildenden Stämmen sichtbar wurde, wurden die Platten einer Bewertung auf Zonen ohne
Wachstum um den TFX-bildenden Stamm unterzogen. Das Fehlen einer Zone um die kein
TFX bildenden Stämme zeigte, dass die Zonenbildung nicht auf andere Faktoren als
die TFX-Bildung zurückzuführen war. Die gleiche Vorgehensweise wurde für Rhizobium
CE3 (pT2TFXK) und (PT2TX3K) als TFX-bildende bzw. nicht-bildende Stämme eingehalten.
Wie auf der Basis früherer Versuche zu erwarten war, waren die getesteten
Agrobacterium vitis-Stämme gegenüber TFX-bildenden Stämmen empfindlich. Jedoch war
der Grad der Empfindlichkeit geringer, als auf der Basis früherer TFX-Empfindlichkeitsmessungen
mit CG-48 und CG-74 vorhergesagt worden war. Keine Zonen der Wachstumshemmung von
A. vitis wurden um R. leguminosarum T24-Kolonien beobachtet und nur relativ kleine
Zonen wurden um R. etli CE3 (pT2TFXK), das mehr TFX als T24 bildet, beobachtet.
Ferner war ein A. vitis-Stamm, F2/5, gegenüber TFX resistent.
Da A. vitis F2/5 ein Agrocin bildet, gegenüber dem die meisten tumorigenen
Stämme empfindlich sind, wurde die Wirkung von TFX auf A. vitis gegen TFX-bildende
und nicht-bildende Rhizobium-Stämme getestet. Keiner der getesteten Stämme war gegenüber
R. leguminosarum T24, das nur relativ geringe Mengen an TFX bildet, empfindlich.
Sämtliche A. vitis-Stämme mit Ausnahme von F2/5 waren gegenüber R. etli CE3 (pT2TFXK)
empfindlich, wie sich durch Zonen der Wachstumshemmung um die CE3 (pT2TFXK)-Kolonien
zeigt. Das Wachstum von A. vitis wurde durch einen Nicht-TFX-Metaboliten oder durch
Nährstoffkonkurrenz durch CE3 (pT2TFXK) nicht gehemmt, wie sich
durch das Fehlen einer Zone um die nahezu isogene tfxA-Mutanten-CE3 (pT2TX3K)-Kolonie
zeigte.
Nachweis der TFX-Herstellung durch den Stamm A. vitis F2/5
(pT2TFXK)
Der Stamm A. vitis F2/5 (pT2TFXK) wurde getestet, um festzustellen,
ob der Stamm TFX bildet. Der Test wurde gemäß den vorstehenden Angaben mit F2/5
(pT2TFXK) bei Züchtung in einer einzelnen Kolonie im Zentrum der Platte durchgeführt.
Nach 1-tägiger Züchtung bei 28 °C wurden die Platten mit einer verdünnten Suspension
von ANU794 (pT2TX3K) oder ANU794 besprüht.
Es wurde festgestellt, dass der Stamm F2/5 (pT2TFXK) TFX-empfindliches
R. leguminosarum bv. trifolii ANU794 hemmte, jedoch im Anschluss an eine Addition
der TFX-Resistenzgene, die durch pT2TX3K zur Verfügung gestellt werden, keine Wirkung
auf ANU794 hatte. Die Plasmide pT2TFXK und pT2TX3K verleihen Resistenz gegenüber
TFX, Tetracyclin und Kanamycin, wobei pT2TFXK bei einem Wirtsstamm auch für TFX-Bildung
sorgt. Da jedoch die Stämme F2/5 und F2/5 (pT2TX3K) keine Hemmzonen gegen ANU794
oder ANU794 (pT2TX3K) bildeten, erzeugt F2/5 (pT2TFXK) TFX.
Biologische in planta-Bekämpfung von Wurzelhalsgallen durch
TFX erzeugende Stämme
Agrobacterium vitis-Stämme wurden vor der Bestimmung der kolonienbildenden
Einheiten (CFU) pro ml in sterilem destilliertem Wasser suspendiert. Diese Suspensionen
wurden unter Verwendung eines Shimadzu UV-160-Spektrophotometers und von sterilem
destilliertem Wasser auf einen OD650-Wert von 0,10 (etwa 108 CFU/ml)
eingestellt und bis zur Inokulation bei 4 °C aufbewahrt. Die tatsächliche Inokulum-Lebensfähigkeit
und die Zelldichte wurden durch Verdünnungsausstrich auf BSM-Agarmedium an dem Tag,
an dem die Pflanzen inokuliert waren, gemessen.
Vor der Inokulation wurden tumorigene Stämme 10-fach mit sterilem
destilliertem Wasser auf etwa 107 CFU/ml verdünnt. Vorratsprodukte zur
biologischen Bekämpfung wurden unverdünnt belassen oder 10-fach verdünnt (für CG49-
und CG435-Versuche) oder 100-fach verdünnt (für CG78-Versuche). Somit betrugen die
CFU-Verhältnisse etwa 10:1 und 1:1 oder 1:10 avirulenter : tumorigener Stamm. Unmittelbar
vor der Pflanzeninokulation wurden tumorigene Stämme 1:1 (Vol./Vol.) mit dem entsprechenden
Teststamm für die biologische Bekämpfung vermischt. Positive Kontrollen wurden 1:1
(Vol./Vol.) mit Wasser verdünnt. Somit enthielten sämtliche Pflanzeninokula etwa
5 × 106 CFU/ml der tumorigenen Stämme.
Pflanzen (Nicotiana glauca) wurden inokuliert, indem man den Stamm
mit einer Schneidenadel verletzte. 3 oder 4 Inokulationen wurden pro Inokulumgemisch
an jeder von 2 Pflanzen vorgenommen. Somit umfasste jeder der beiden Versuche 6
bis 8 Wiederholungen pro Behandlung. Ein 5 &mgr;l-Tropfen der bakteriellen Suspension
wurde auf die Wunde gebracht und an der Luft getrocknet. Die Inokulationsstellen
wurden lose mit Parafilm (American National Can) 1 Woche nach der Inokulation umwickelt.
Der Gallendurchmesser senkrecht zum Stamm wurde 4 bis 7 Wochen nach der Inokulation
unter Verwendung eines Greifzirkels gemessen. Sämtliche Messungen wurden in die
statistische Analyse einbezogen. Die Ergebnisse wurden unter Verwendung von ANOVA
auf dem Signifikanzniveau &agr;= 0,05 analysiert.
Erwartungsgemäß hemmte F2/5 nicht die Gallenbildung durch tumorigene
A. vitis-Stämme an N. glauca. Ein 10:1-Verhältnis von A. vitis F2/5 (pT2TFXK) :
Pathogen verursachte eine signifikante Verringerung der durchschnittlichen Gallengröße
im Vergleich zu den kein TFX bildenden Kontrollen an den N. glauca-Stämmen bei allen
drei getesteten tumorigenen Stämmen (3). Hohe Konzentrationen
an F2/5 (pT2TFXK) verminderten ebenfalls das Auftreten von Gallen für CG435 und
CG78, jedoch nicht für CG49 (Tabelle 2). Ein 1:1-Verhältnis von F2/5 (pT2TFXK) :
CG435 führte ebenfalls zu einer erheblichen Verringerung der Gallengröße und dem
Auftreten von Gallen im Vergleich zu Kontrollen. Ein 1:1-Verhältnis von F2/5 (pT2TFXK)
: CG49 oder F2/5 (pT2TFXK) : CG78 beeinflusste weder das Auftreten von Gallen noch
verringerte es die Gallengröße. Gleichermaßen führte ein Überschuss (ein 1:10-Verhältnis)
von einem der virulenten Stämme gegenüber F2/5 (pT2TFXK) zu einem hohen Krankheitsbefall
und zu großen Gallenabmessungen.
Tabelle 2Einfluss von (pT2TFXK) auf das Auftreten von Gallen Die Inokulationen wurden in einem Verhältnis des Stammes zur biologischen
Bekämpfung zum pathogenen Stamm von 10:1 durchgeführt. Das Vorliegen von Gallen
wurde visuell durch Vergleich mit einer nicht-inokulierten negativen Kontrolle 1
Monat nach der Inokulation bewertet.
Es wurden zwei Hauptvorteile der TFX-Bildung durch F2/5 nachgewiesen.
Die biologische Bekämpfung wurde auf den Nicht-Rebstock-Wirt N. glauca ausgedehnt
und die biologische Bekämpfung wurde auf einen Stamm, den F2/5 an Rebstöcken nicht
bekämpfen konnte (CG78), ausgedehnt. Diese Wirkungen sind auf die TFX-Bildung zurückzuführen,
wie durch den Wirksamkeitsmangel von F2/5 gegen CG49, CG435 und CG78 sowie durch
den Wirksamkeitsmangel des nahe isogenen, TFX nicht-bildenden F2/5 (pT2TX3K) gegen
CG78 dargelegt wird. TFX sorgte auch für eine biologische Bekämpfung, wenn der TFX
bildende Stamm in einem Überschuss des tumorigenen Stammes vorlag. Somit hemmte
F2/5 (pT2TFXK) in wirksamer Weise die Gallenbildung durch alle drei getesteten tumorigenen
Stämme bei Koinokulation in einem etwa 10-fachen Überschuss.
Bei 1:1- oder 1:10-Inokulumverhältnissen von F2/5 (pT2TFXK). Pathogen
war die biologische Bekämpfung verringert oder verschwunden. Dies könnte durch Anwendung
hoher Verhältnisse von biologischem Bekämpfungsmittel zu Pathogen auf dem Feld überwunden
werden, die sich leicht erreichen lassen sollten, indem man die Wurzeln des Pflanzenmaterials
in Suspensionen des Stammes zur biologischen Bekämpfung taucht oder indem man direkt
die bakterielle Suspension auf das Pflanzbett aufbringt.
Ferner wurde festgestellt, dass TFX gegenüber sämtlichen getesteten
Spezies von Agrobacterium hemmend wirkt. Diese Ergebnisse lassen darauf schließen,
dass die TFX-Bildung die biologische Bekämpfung von Wurzelhalsgallen für andere
biologische Bekämpfungsstämme, wie A. rhizogenes K84, und auf anderen Wirtspflanzen
verstärken würde, insbesondere in Fällen, wo ein gemischtes Inokulum von verschiedenen
tumorigenen Agrobacterium-Spezies auftritt.
Der Einfluss der TFX-Bildung auf die Gallengröße und die wirksamen
Inokulumverhältnisse sind ferner in 3 graphisch dargestellt.
Der Gallendurchmesser in Millimeter in senkrechter Richtung zum Stamm wurde 1 Monat
nach der Inokulation gemessen. Die Wundstellen wurden mit 5 &mgr;l gemischten bakteriellen
Suspensionen inokuliert. Jedes Inokulumgemisch wurde in 3 Wundstellen an jeder von
zwei Pflanzen inokuliert, bei insgesamt 6 Inokulationen pro Behandlung.
Sequenzprotokoll
Anspruch[de]
Verfahren zum Bekämpfen der Wurzelhalsgallen-Krankheit bei Pflanzen,
wobei das Verfahren den Einbringungsschritt einer wirksamen Menge einer biologisch-reinen
Kultur eines &agr;-Proteobakterienstamms, der Trifolitoxin herstellt, auf die Pflanze
umfasst.
Verfahren zum Bekämpfen der Wurzelhalsgallen-Krankheit bei Pflanzen,
wobei das Verfahren den Einbringungsschritt einer wirksamen Menge eines &agr;-Proteobakterienstamms,
der zur Herstellung von Trifolitoxin verändert ist, auf die Pflanze umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der &agr;-Proteobakterienstamm
ein Stamm von Agrobacterium-Bakterien ist.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der Stamm von Agrobacterium-Bakterien
Agrobacterium vitis ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei der Stamm von Agrobacterium-Bakterien
der Stamm Agrobacterium vitis F2/5 (pT2TFXK), ATCC Patenthinterlegungsnummer PTA-2356,
ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, 3 oder 4, wobei der &agr;-Proteobakterienstamm
gentechnologisch verändert wurde, um das tfx-Operon zu exprimieren.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der &agr;-Proteobakterienstamm gentechnologisch
verändert wurde, um ein pT2TFXK-Plasmid zu exprimieren.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei der &agr;-Proteobakterienstamm gentechnologisch
verändert wurde, um SEQ ID Nr.1 zu exprimieren.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Pflanze entweder
eine Weinbeerenpflanze, ein Obstbaum oder eine Rosenpflanze ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Pflanze ein
Samen ist.
Bakterien eines &agr;-Proteobakterienstamms, der zum Herstellen von
Trifolitoxin zum Bekämpfen der Wurzelhalsgallen-Krankheit, wenn auf die Pflanze
eingebracht, gentechnologisch verändert wurde.
&agr;-Proteobakterienstamm gemäß Anspruch 11, der gemäß einem der
Ansprüche 2 bis 7 definiert ist.
Agrobacterium vitis F2/5 (pT2TFXK), als ATCC Patenthinterlegungsnummer
PTA-2356 hinterlegt.
Biologisches Pflanzenschutzmittel zum Bekämpfen der Wurzelhalsgallen-Krankheit,
umfassend einen &agr;-Proteobakterienstamm gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13.