Das pflanzliche Mikrobiom umfasst pathogene, symbiotische, epiphytische und endophytische Bakterien. Endophyten besiedeln Pflanzen im Inneren, oft im interzellulären Bereich, ohne nachteilige Wirkungen zu verursachen. Endophytische Bakterien werden in zunehmendem Maße in der Pflanzenproduktion aufgrund ihrer potentiellen Nützlichkeit als Mittel zur Förderung des Pflanzenwachstums, zur Linderung von Stress und zur Phytoremediation anerkannt.
Banane (Musa sp.) bildet weltweit eine wichtige Obst- und Nahrungspflanze. Da kommerzielle Bananen keine lebensfähigen Samen mehr enthalten, ist die Mikrovermehrung von entscheidender Bedeutung. Der eigentliche Stamm dieser krautigen Pflanze ist die unterirdische Knolle, während Blattscheiden den Pseudostamm bilden. Die tiefsitzende Sprossspitze, von außen durch zahlreiche Blattbasen geschützt, bildet das Ausgangsmaterial für die Mikrovermehrung in Bananen, eine Praxis, die heute allgemein für die schnelle klonale Vermehrung von Elitearten angewendet wird. Studien, bei denen gewebekultivierte und auf dem Feld angebaute Bananen verwendet wurden, haben eine weit verbreitete Assoziation von bakteriellen Endophyten vorwiegend in einer nicht kultivierbaren Form in mikrovermehrten Beständen gezeigt.
Ein kürzlich erschienener Artikel in AoB PLANTS demonstriert die Anwendung von Viabilitätstests lebender/toter Bakterien mit konfokaler Bildgebung auf frischen Gewebeschnitten als einfaches und effizientes Werkzeug zur Dokumentation nativer endophytischer Bakterien und zeigte auch eine ausgedehnte bakterielle Besiedelung im Periraum zwischen der Zellwand und der Plasmamembran im wachsende Sprossspitzenregion der Banane. Die Mikroorganismen, die in unzähligen Zahlen vorhanden sind, teilen eine tiefe und integrale Verbindung mit dem Wirt, zeigen jedoch offensichtlich gegenseitige Vorteile ohne offensichtliche nachteilige oder pathogene Wirkung auf den Wirt. Die hier berichteten Beobachtungen öffnen den Weg für weitere eingehende Untersuchungen der Pflanzen-Endophyten-Assoziation und -Interaktionen.
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Thomas, P., & Reddy, KM (2013) Mikroskopische Aufklärung zahlreicher endophytischer Bakterien, die den Zellwand-Plasmamembran-Periraum im Sprossspitzengewebe von Bananen besiedeln. AoB Plants 5: plt011 doi: 10.1093/aobpla/plt011
Diese Studie zielte darauf ab, mikroskopische Beweise für eine Besiedlung im Gewebe von Bananen zu generieren, um die früheren Erkenntnisse über die weit verbreitete Assoziation endophytischer Bakterien mit den Sprossspitzen von Feldpflanzen und mikrovermehrten Kulturen zu unterstützen und das Ausmaß der Gewebebesiedlung zu verstehen. Blattscheidengewebeschnitte (∼50–100 µm) von aseptisch gesammelten Triebspitzen von cv. Grand Naine wurden mit den Komponenten SYTO 9 (S9) und Propidiumiodid (PI) des Viabilitätskits für lebende/tote Bakterien behandelt, gefolgt von Epifluoreszenz- oder konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie (CLSM). Das S9, das auf lebende Bakterien abzielt, zeigte in CLSM reichlich grün fluoreszierende Partikel entlang der Wirtszellperipherie, offensichtlich zwischen der Plasmamembran und der Zellwand. Dazu gehörten nicht bewegliche und gelegentlich aktiv bewegliche einzelne Bakterienzellen, die in verschiedenen x-y-Ebenen und z-Stapeln über mehrere Zellschichten gesehen wurden, wobei das Fluoreszenzsignal dem von Reinkulturen von Bananen-Endophyten ähnelte. Propidiumiodid, das tote Bakterien färbt, wies keine nach, aber nach der Behandlung mit Ethanol entdeckten sowohl PI als auch 4',6-Diamidino-2-phenylindol reichlich Bakterien. Propidiumiodid zeigte eine deutliche Kernfärbung, ebenso wie S9 bis zu einem gewissen Grad, und die Fluorophore schienen Bakterien unter Ausschluss von DNA-enthaltenden Pflanzenorganellen nachzuweisen, wie aus Hellfeld- und Phasenkontrastmikroskopie gewonnen wurde. Die S9-PI-Färbung funktionierte mit Formalin- oder Paraformaldehyd-fixiertem Gewebe nicht zufriedenstellend. Die ausgedehnte bakterielle Besiedelung in frischem Gewebe wurde weiter mit den Ausläufern verschiedener Sorten bestätigt und durch Transmissionselektronenmikroskopie gestützt. Diese Studie liefert somit klare mikroskopische Beweise für die ausgedehnte Besiedlung von endophytischen Bakterien im begrenzten Zellwand-Plasmamembran-Periraum im Sprossgewebe von Bananen, wobei die Organismen eine integrale Verbindung mit dem Wirt haben. Die reichliche Gewebekolonisierung legt eine mögliche Beteiligung von Endophyten an der Biologie des Wirts nahe, abgesehen davon, dass Zellwand-Plasmamembran-Periraum als eine wichtige Nische für pflanzenassoziierte Bakterien erkannt wird.
