Transformation of organic rhizodepositions by rhizosphere bacteria and its influence on the availability of tertiary calcium phosphate

Abstract

This study assesses the influence of saccharides in the rhizodeposition on the phosphate solubilizing ability of rhizosphere bacteria. Water-soluble rhizodeposits were analyzed of 14C-labeled pea plants (Pisum sativum, cv. ‘Grapis’) which were grown at two different levels of P-nutrition. The sugars produced were fed in vitro either as single compounds or as synthetic mixtures to three bacterial strains and the ability of the bacteria to mobilize Ca3(PO4)2 was measured. The relative glucose proportion of pea exudates decreased under P deficiency while the content of galactose, ribose, xylose and fucose increased. In vitro feeding of single sugars and sugar mixtures showed that the ability of Pseudomonas fluorescens (PsIA12) to dissolve tertiary calcium phosphate was lower with pentoses and the mixed sugars of the P-deficient plants than with glucose. On the other hand, the shifted sugar pattern observed under P deficiency increased the phosphate mobilization ability of Pantoea agglomerans (D5/23) and Azospirillum sp. (CC 322) considerably. This observation can only partly be explained by the acidification of the nutrient medium. Bacteria also produced different carboxylic anions depending on sugar supply. In addition to low-molecular mono-, di-, and tricarboxylic acids which are known as P-solubilizing substances, sugar acids also played an important role in cultures D 5/23 and CC 322. Umsetzung organischer Wurzelabscheidungen durch Rhizosphärenbakterien und ihr Einfluss auf die Verfügbarkeit von tertiärem Calciumphosphat Es wurde der Einfluss der Zusammensetzung der Zuckerfraktion organischer Wurzelabscheidungen auf das Phosphatlösungsvermögen von Rhizosphärenbakterien untersucht. Hierfür wurde zunächst der wasserlösliche Anteil der Rhizodeposition von unterschiedlich mit P (zwei Stufen) versorgten Erbsen (Pisum sativum, Sorte, ‘Grapis’) nach 14CO2-Begasung der Sprosse analysiert. Anschließend wurden die gefundenen Zucker einzeln oder als synthetische Gemische in vitro an drei Bakterienstämme verfüttert und deren Tricalciumphosphat-Mobilisierungsvermögen untersucht. Der relative Glucoseanteil der Erbsenexsudate ging unter P-Mangelbedingungen zugunsten von Galactose, Ribose, Xylose und Fucose zurück. Bei in vitro-Verfütterung einzelner Zucker oder auch Zuckergemische zeigte sich, dass das Tricalciumphosphatlösungsvermögen von Pseudomonas fluorescens (PsIA12) mit den Pentosen bzw. der Zuckergarnitur der Phosphatmangelvariante deutlich geringer war als mit Glucose. Demgegenüber steigerte das unter P-Mangel beobachtete veränderte Zuckerspektrum das Phosphatlösungsvermögen von Pantoea agglomerans (D 5/23) und Azospirillum sp. (CC 322) erheblich. Dieser Befund ging nur teilweise auf die Ansäuerung des Nährmediums zurück. Mit Hilfe von GC and HPLC wurde darüber hinaus in Abhängigkeit vom Zuckerangebot die bakterielle Produktion verschiedener organischer Säuren nachgewiesen. Dabei spielten neben den hinsichtlich Phosphatmobilisierung bekannten niedermolekularen Mono-, Di- und Tricarbonsäuren bei D 5/23 und CC 322 auch Zuckersäuren eine wesentliche Rolle.