Endophyten-Mikrobiom-Symbiose

Endophyten-Mikrobiom-Symbiosen beschreiben die symbiotischen Beziehungen zwischen Pflanzen und den Endophyten, die ihre Gewebe kolonisieren. Endophyten, zumeist Bakterien und Pilze, leben asymptomatisch im Pflanzengewebe und beeinflussen die Pflanzengesundheit, das Wachstum sowie die Widerstandsfähigkeit gegen Umweltbelastungen. Diese Interaktionen können mutualistisch, neutral oder antagonistisch sein und umfassen komplexe Wechselwirkungen zwischen Pflanze und Mikroorganismen.

Definition und Ökologie

Endophyten sind Mikroorganismen, die im Inneren von Pflanzen leben, ohne sichtbare Symptome zu verursachen. Diese Mikroben können die gesamte Pflanze besiedeln – von Wurzeln über Stängel bis hin zu Blättern. Die Bedeutung der endophytischen Gemeinschaft für die Wirtspflanze variiert stark je nach Art der Endophyten und des spezifischen Standorts, den sie im pflanzlichen Gewebe besiedeln.

Typen von Endophyten

Endophyten lassen sich in verschiedene Gruppen unterteilen, die je nach Art der Beziehung zur Wirtspflanze und nach ihrer Funktion klassifiziert werden:

• Mutualistische Endophyten – Diese Mikroben bieten der Pflanze Vorteile, wie z. B. eine verbesserte Nährstoffaufnahme und erhöhten Schutz gegen Pathogene.
• Kommensalistische Endophyten – Diese leben in Pflanzen, ohne positiven oder negativen Einfluss auszuüben.
• Latent pathogene Endophyten – Einige Endophyten können unter bestimmten Bedingungen pathogen werden und Krankheiten verursachen.

Vorteile für die Wirtspflanze

Endophytische Mikroorganismen spielen eine entscheidende Rolle in der Förderung der Pflanzengesundheit. Die Vorteile für die Wirtspflanze umfassen:

Verbesserung der Nährstoffaufnahme

Endophyten fördern die Nährstoffaufnahme der Pflanze durch die Mobilisierung von Stickstoff und anderen Mikronährstoffen. Besonders wichtig sind endophytische Bakterien, die Stickstoff fixieren, was den Stickstoffgehalt der Pflanze und somit deren Wachstum erhöht.

Schutz vor biotischem und abiotischem Stress

Endophyten helfen Pflanzen, sich an Umweltstress anzupassen, indem sie die Stressresistenz erhöhen. Sie produzieren oft Antibiotika und andere bioaktive Substanzen, die die Pflanze vor Pathogenen schützen.

Produktion von bioaktiven Substanzen

Einige Endophyten synthetisieren sekundäre Stoffwechselprodukte, die für die Pflanzen von Nutzen sind. Dazu gehören Alkaloide, Terpenoide und Phenole, die die Pflanze vor Herbivoren schützen oder ihre Anpassungsfähigkeit an ungünstige Umweltbedingungen verbessern.

Ökologische Bedeutung

Die Symbiosen zwischen Endophyten und ihren Wirtspflanzen haben eine große Bedeutung für Ökosysteme. Sie verbessern die Bodenfruchtbarkeit, erhöhen die Biodiversität und tragen zur Resilienz der Pflanze in sich verändernden Umwelten bei. Endophytische Mikroorganismen bieten Lösungen für nachhaltige Landwirtschaft, insbesondere für die biologische Schädlingsbekämpfung und die Düngung.

Anwendungsbereiche

• Landwirtschaft: Endophyten werden zur Förderung des Pflanzenwachstums und als biologische Pestizide verwendet.
• Medizin: Die Produktion von bioaktiven Verbindungen macht Endophyten interessant für die Entwicklung von Pharmaka.
• Biotechnologie: Endophyten finden in der Bioremediation Anwendung, wo sie dabei helfen, Schadstoffe im Boden abzubauen.

Weiterführende Literatur

• Bacon, C. W., & White, J. F. (2000). *Microbial Endophytes*. CRC Press.
• Hardoim, P. R., van Overbeek, L. S., & Elsas, J. D. (2008). Properties of bacterial endophytes and their proposed role in plant growth. *Trends in Microbiology*, 16(10), 463-471.
• Schulz, B., & Boyle, C. (2005). The endophytic continuum. *Mycological Research*, 109(6), 661-686.#
• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6582858/
• https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2017.02196/full
• https://journals.asm.org/doi/10.1128/MMBR.67.4.491-502.2003
• https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0944501304700178
• https://www.mdpi.com/1422-0067/21/17/6114