Bakterien in Radialrissen von Stiel-Eiche

Article
  • 39 Downloads

Zusammenfassung

Untersucht wurden Vorkommen und Verbreitung von Bakterien in sogenannten „Frostrissen“ von Eichenstämmen, um Kenntnisse über die mögliche Bedeutung von Bakterien für die Entstehung und Entwicklung von Radialrissen in lebenden Bäumen zu erhalten. Die Bakterienisolierungen erfolgten aus Stammscheiben unterschiedlicher Höhe von frisch gefällten Stiel-Eichen mit äußerlich sichtbaren „Frostrissen“. Von der Innenfläche der Risse wurden häufig Bakterien isoliert. Die Bakteriendichte nahm mit der Entfernung von der Rißoberfläche zum Inneren des Holzes ab. Holz in Rißferne war in der Regel steril. Entlang eines Risses verringerte sich die Bakterienzahl vom Mark zur Splintholzgrenze. Der Splint war meist keimfrei. In Längsrichtung waren Scheiben aus Wurzelnähe stärker bakteriell besiedelt als solche aus 1,5 und 2 m Höhe. Die erhaltenen Reinkulturen waren häufig Bacillaceae und weitere mikroaerophile bzw. fakultativ anaerobe Bakterien, vermutlich Milchsäurebakterien und Enterobacteriaceae. Abbauversuche unter aeroben und anaeroben Bedingungen an verholzten Zellwänden und ihren Komponenten zeigten das für „Holzbakterien“ typische Verhaltensmuster: Abbau von Parenchymzellen, Pektin und Cellulosederivaten sowie fehlende Aktivität gegenüber nativer Cellulose und verholzten Zellwänden. Zusätzlich wurden in den Rissen als Pilze vereinzelt einige Deuteromyceten und Ascomyceten nachgewiesen. Aus den Laborergebnissen könnte gefolgert werden, daß Bakterien bei der Auflösung der Holzstruktur, vor allem der Pektine und Cellulosederivate, und damit an der Entstehung und Ausweitung von Radialrissen im Holz lebender Bäume beteiligt sein können.

Schlüsselwörter

Frostrisse Radialrisse Eichen Stiel-Eiche Bakterien 

Bacteria in radial shakes in pedunculate oak trees

Summary

The occurrence and distribution of bacteria in so-called ‘frost cracks’ in oak trees were investigated to determine the possible role of bacteria in the formation and development of radial cracks in living trees. The bacterial samples were taken from wood cross-sections obtained at different trunk heights from freshly felled oak trees showing signs of ‘frost cracks’. Inner portions of the cracks often yielded bacteria, the colonization density of which declined from the surface of the crack to the adjacent deeper wood tissues. Controls from sound wood not affected by cracks were sterile in general. The number of bacteria declined from the pith to the sapwood boundary. The sapwood was sterile for the most part. Bacteria colonization was more extensive in cross-sections from the lower parts of the tree than in cross-sections taken at heights of 1.5 or 2 meters. The pure cultures belonged mainly to Bacillaceae and to other microaerophilic or facultatively anaerobic bacteria, presumably lactic acid bacteria and Enterobacteriaceae. Degradation tests on woody cell walls and their components under aerobic and anaerobic conditions revealed a pattern typical for ‘wood bacteria’, i. e. degradation of parenchyma cells, pectin and cellulose derivatives as well as the lack of activity in respect to crystalline cellulose and woody cell walls. Rarely, other organisms such as a few Deuteromycetes and Ascomycetes were present in the cracks. The laboratory results may support the assumption that bacteria could be involved in the deterioration of the wood structure, especially of pectins and cellulose derivatives, and may contribute to the formation and further development of radial cracks in the wood of living trees.

Keywords

Frost cracks radial shakes oak trees pedunculate oak bacteria 

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

5 Literatur

  1. Arx, J. A. von, 1981: The genera of fungi sporulating in pure culture. 3. Aufl. Vaduz: J. Cramer.Google Scholar
  2. Bacon, M., Mead, C. E., 1971: Bacteria in the wood of living aspen, pine and alder. Northwest Sci. 45, 270–275.Google Scholar
  3. Basham, J. T., Taylor, L. D., 1965: The occurrence of fungi and bacteria in normal and discolored heartwood of second-growth sugar maple in Ontario. Plant Disease Rep. 40, 771–774.Google Scholar
  4. Bauch, J., Höll, W., Endeward, R., 1975: Some aspects of wetwood formation in fir. Holzforschung 29, 198–205.CrossRefGoogle Scholar
  5. Björdal, C. G., 2000: Waterlogged archaeological wood. Uppsala: Acta Universitatis Agriculturae Sueciae, Silvestria 142.Google Scholar
  6. Blanchette, R. A., 1992: Anatomical responses of xylem to injury and invasion by fungi. In: Defense mechanisms of woody plants against fungi. Hrsg.Blanchette, R. A., Biggs, A. R., Berlin: Springer. S. 76–95.CrossRefGoogle Scholar
  7. Biggs, A. R., 1992: Anatomical and physiological responses of bark tissues to mechanical injury. In: Defense mechanisms of woody plants against fungi. Hrsg.Blanchette, R. A., Biggs, A. R., Berlin: Springer. S. 13–40.CrossRefGoogle Scholar
  8. Blanchette, R. A., 1979: A study of progressive stages of discoloration and decay inMalus using scanning electron microscopy. Ca. J. For. Res. 9, 464–469.CrossRefGoogle Scholar
  9. Brill, H., Bock, E., Bauch, J., 1982: Über die Bedeutung von Mikroorganismen im Holz vonAbies alba Mill. für das Tannensterben. Forstw. Cbl. 100, 195–206.CrossRefGoogle Scholar
  10. Butin, H., Kowalski, T., 1983 [a]: Die natürliche Astreinigung und ihre biologischen Voraussetzungen. II. Die Pilzflora der Stiel-Eiche (Quercus robur L.). Eur. J. For. Path. 13, 428–439.CrossRefGoogle Scholar
  11. Butin, H., Kowalski, T., 1983 [b]: Die natürliche Astreinigung und ihre biologischen Voraussetzungen. I. Die Pilzflora der Buche (Fagus sylvatica L.). Eur. J. For. Path. 13, 322–334.CrossRefGoogle Scholar
  12. Butin, H., Shigo, A. L., 1981: Radial shakes and „frost cracks“ in living oak trees. Broomall, Pa.: USDA For. Serv. Res. Pap. NE-478.Google Scholar
  13. Butin, H., Volger, Christiane, 1982: Untersuchungen über die Entstehung von Stammrissen („Frostrissen“) an Eiche. Forstw. Cbl. 101, 295–303.CrossRefGoogle Scholar
  14. Carmichael, J. W., Kendrick, W. B., Conners, I. L., Sigler, L., 1980: Genera of Hyphomycetes. University of Alberta Press.Google Scholar
  15. Carter, J. C., 1945: Wetwood of elms. Bull. Ill. Nat. Hist. Surv. 23, 407–448.Google Scholar
  16. Cartwright, K., 1925: A satisfactory method for staining fungal mycelium in wood sections. Annals Botany 43, 412–413.Google Scholar
  17. Caspari, C. O., 1990: Untersuchungen über Auftreten, Ursache und Genese von Rißschäden im Schaft lebender Fichten (Picea abies [L.] Karst.). Diss. Georg-Aug.-Univ. Göttingen, 1990.Google Scholar
  18. Chanway, C. P., 1996: Endophytes: they’re not just fungi! Can. J. Bot. 74, 321–322.CrossRefGoogle Scholar
  19. Cosenza, B. J., McCreary, M., Buck, J. D., Shigo, A. L., 1970: Bacteria associated with discolored and decayed tissues in beech, birch and maple. Phytopathology 60, 1547–1551.CrossRefGoogle Scholar
  20. Daniel, G., Nilsson, T., 1998: Developments in the study of soft rot and bacterial decay. In: Forest products biotechnology. Hrsg.:Bvruce, A., Palfreyman, J. W., London: Taylor & Francis. S. 37–62.Google Scholar
  21. Diamandis, S., Koukos, P., 1992: Effect of bacteria on the mechanical and chemical properties of wood in poplars damaged by frost cracks. Eur. J. For. Path. 22, 362–370.CrossRefGoogle Scholar
  22. Duchesne, L. C., Hubbes, M., Jeng, R. S., 1992: Biochemistry and molecular biology of defense reactions in the xylem of angiosperm trees. In: Defense mechanisms of woody plants against fungi. Hrsg.Blanchette, R. A., Biggs, A. R., Berlin: Springer. S. 133–146.CrossRefGoogle Scholar
  23. Etheridge, D. E., 1970:Ascocoryne sarcoides (Jacq. ex Gray) Groves and Wilson and its association with decay of conifers. Bull. 13 Interactions of organisms in the process of decay of forest trees. Fonds de recherches forestières de l’Université Laval, 19–26.Google Scholar
  24. Fink, S., 1999: Pathological and regenerative plant anatomy. Berlin: Gebrüder Borntrageger.Google Scholar
  25. Gerlach, D., 1969: Botanische Mikrotechnik. Stuttgart: Thieme.Google Scholar
  26. Hallaksela, Anna-Maija, 1984: Causal agents of butt-rot in Norway spruce in southern Finland. Silva Fenn. 18, 237–243.CrossRefGoogle Scholar
  27. Halmschlager, E., Butin, H., Donaubauer, E., 1993: Endophytische Pilze in Blättern und Zweigen vonQuercus petraea. Eur. J. For. Path. 23, 51–63.CrossRefGoogle Scholar
  28. Hartig, R., 1900: Lehrbuch der Pflanzenkrankheiten. Berlin: Springer.Google Scholar
  29. Haworth, R. H., Spiers, A. G., 1988: Characterisation of bacteria from poplars and willows exhibiting leaf spotting and stem cankering in New Zealand. Eur. J. For. Path. 18, 426–436.CrossRefGoogle Scholar
  30. Holt, D. M., Jones, E. B. G., Furtado, S. E. I., 1979: Bacterial breakdown of wood in aquatic habitats. Rec. Ann. Conf. Brit. Wood Preserv. Ass., 13–24.Google Scholar
  31. Hulmes, M. A., Shields, J. K., 1975: Antogonistic and synergistic effects for biological control of decay. In: Biological transformation of wood by microorganisms. Hrsg.:Liese, W., Berlin: Springer, S. 52–63.CrossRefGoogle Scholar
  32. Käarik, A., 1975: Succession of microorganisms during wood decay. In: Biological transformation of wood by microorganisms. Hrsg.:Liese, W., Berlin: Springer, S. 39–51.CrossRefGoogle Scholar
  33. Kehr, R. D., Wulf, A., 1993: Fungi associated with above-ground portions of declining oaks (Quercus robur) in Germany. Eur. J. For. Path. 23, 18–27.CrossRefGoogle Scholar
  34. Kim, Y. S., Singh, A. P., 2000: Micromorphological characteristics of wood biodegradation in wet environments: a review. IAWA J. 21, 135–155.CrossRefGoogle Scholar
  35. Kobayashi, D.Y., Palumbo, J.D., 2000: Bacterial endophytes and their effects on plants and uses in agriculture. In: Microbial endophytes. Hrsg.:Bacon, C. W., White, J. F., New York: Marcel Dekker. S. 199–233.Google Scholar
  36. Kowalski, T., Butin, H., 1989: Taxonomie bekannter und neuerCeratocystis-Arten an Eiche (Quercus robur L.). J. Phytopathol. 124, 236–248.CrossRefGoogle Scholar
  37. Kowalski, T., Kehr, R. D., 1992: Endophytic fungal colonization of branch bases in several forest tree species. Sydowia 44, 137–168.Google Scholar
  38. Kübler, H., 1983: Mechanisms of frost crack formation in trees. Forest Sci. 29, 559–568.Google Scholar
  39. Kübler, H., 1987: Origin of frost cracks in stems of trees. J. Arboricult. 13, 93–97.Google Scholar
  40. Kucera, L. J., Bonsen, K. J. M., 1991: Markstrahlkrankheit der Buche(Fagus sylvatica): Anatomische Beschreibung und mögliche Entstehungsursache. Eur. J. For. Path. 21, 172–178.CrossRefGoogle Scholar
  41. Liese, J., 1950: Zerstörung des Holzes durch Pilze und Bakterien. In: Handbuch der Holzkonservierung. 3. Aufl., Hrsg.:Mahlke, F., Troschel, R., Liese, J., Berlin: Springer.Google Scholar
  42. Liese, W., Dujesiefken, D., 1989: Wundreaktionen bei Bäumen. Tagungsber. 2. Symp. Ausgewählte Probleme der Gehölzphysiologie — Gehölze, Mikroorganismen und Umwelt, Tharandt, 75–80.Google Scholar
  43. Liese, W., Dujesiefken, D., 1996: Wound reactions of trees. In: Forest trees and palms — diseases and control. Hrsg.:Raychaudhuri, S. P., Maramorosch, K., New Delhi: Oxford & IHB Publ., S. 21–35.Google Scholar
  44. Mayer-Wegelin, H., Kübler, H., Traber, H., 1962: Über die Ursache der Frostrisse. Forstw. Cbl. 81, 129–137.CrossRefGoogle Scholar
  45. McCracken, F. I., 1988: Microorganisms associated with cancer rots and heart rot of oak. Eur. J. For. Path. 18, 391–396.CrossRefGoogle Scholar
  46. McGinnes, E. A., Lieu, P. J-Y., Phelps, J. E., 1976: Analyses of wood formation associated with tree injury — loose heart in a white oak, and radial seams and cracks in two black oaks. Appl. Polymer Symp. 28, 1261–1282.Google Scholar
  47. Miller, P., 1988: La gëlivure des chênes sessile et pédonculé. Bull. techn. Office National des Forêts France 17, 51–58.Google Scholar
  48. Murdoch, C. W., Campana, R. J., 1983: Bacterial species associated with wetwood of elm. Phytopathology 73, 1270–1273.CrossRefGoogle Scholar
  49. Nilsson, T., Daniel, G., 1988: Bacterial attack of wood cell walls. Biodeterior. 7, 739–742.CrossRefGoogle Scholar
  50. Parker, Sharon, Shortle, W. C., Smith, K. T., 1994: Identification of gram-positive bacteria isolated from initial stages of wound initiated discoloration of red maple. Eur. J. For. Path. 24, 48–54.CrossRefGoogle Scholar
  51. Pearce, R. B., 2000: Decay development and its restriction in trees. J. Arboricult. 26, 1–11.Google Scholar
  52. Roll-Hansen, F., Roll-Hansen, F., 1979:Ascocoryne species in living stems ofPicea abies. Eur. J. For. Path. 9, 275–280.CrossRefGoogle Scholar
  53. Rayner, A. D. M., Boddy, L., 1988: Fungal decomposition of wood. Its biology and ecology. Chichester: John Wiley & Sons.Google Scholar
  54. Sachs, I. B., Ward, J. C., Kinney, R. E., 1974: Scanning electron microscopy of bacterial wetwood and normal heartwood in poplar trees. Proc. Workshop Scanning Electron Microscopy Plant Sci. Chicago, 453–459.Google Scholar
  55. Schink, B., Ward, J. C., 1984: Microaerobic and anaerobic bacterial activities involved in formation of wetwood and discoloured wood. IAWA Bull n.s. 5, 105–109.CrossRefGoogle Scholar
  56. Schirp, M., 1968: Frostrisse an Baumstämmen. Forstarchiv 39, 149–154.Google Scholar
  57. Schirp, M., Kübler, H., Liese, W., 1974: Untersuchungen an Baumscheiben über das Entstehen von Frostrissen. Forstw. Cbl. 93, 127–136.CrossRefGoogle Scholar
  58. Schlegel, H. G., 1985: Allgemeine Mikrobiologie. 6. Aufl. Stuttgart: Thieme.Google Scholar
  59. Schmidt, O., 1978: On the bacterial decay of the lignified cell wall. Holzforschung 32, 214–215.CrossRefGoogle Scholar
  60. Schmidt, O., 1980: Über den bakteriellen Abbau der chemisch behandelten verholzten Zellwand. Material Organismen 15, 207–224.Google Scholar
  61. Schmidt, O., 1981: Zum Verhalten von Bakterien gegenüber der verholzten Zellwand. Hamburg: Mittlg. Bundesforschungsanst. Forst- Holzwirtschaft 133.Google Scholar
  62. Schmidt, O., 1985: Occurrence of microorganisms in the wood of Norway spruce trees from polluted sites. Eur. J. For. Path. 15, 2–10.CrossRefGoogle Scholar
  63. Schmidt, O., 1994: Holz- und Baumpilze. Biologie, Schäden, Schutz, Nutzen. Berlin: Springer.CrossRefGoogle Scholar
  64. Schmidt, O., 2000: Molecular methods for the characterization and identification of the dry rot fungusSerpula lacrymans. Holzforschung 54, 221–228.Google Scholar
  65. Schmidt, O., Dietrichs, H. H., 1976: Zur Aktivität von Bakterien gegenüber Holzforschung 48, Material Organismen, Beih. 3, 91–102.Google Scholar
  66. Schmidt, O., Kebernik, Ute, 1984: Characterization of microorganisms from spruce trees from polluted sites. Material Organismen 19, 81–93.Google Scholar
  67. Schmidt, O., Liese, W., 1994: Occurrence and significance of bacteria in wood. Holzforschung 48, 271–277.CrossRefGoogle Scholar
  68. Schmidt, O., Mehringer, H., 1989: Bakterien im Stammholz von Buchen aus Waldschadensgebieten und ihre Bedeutung für Holzverfärbungen. Holz Roh-Werkstoff 47, 285–290.CrossRefGoogle Scholar
  69. Schmidt, O., Wahl, G., 1987: Vorkommen von Pilzen und Bakterien im Stammholz von geschädigten Fichten nach zweijähriger Berieselung. Holz Roh- Werkstoff 45, 441–444.CrossRefGoogle Scholar
  70. Schmidt, O., Moreth, Ute, Schmitt, U., 1995: Wood degradation by a bacterial pure culture. Material Organismen 29, 289–293.Google Scholar
  71. Schmidt, O., Bauch, J., Rademacher, P., Göttsche-Kühn, H., 1986: Mikrobiologische Untersuchungen an frischem und gelagertem Holz von Bäumen aus Waldschadensgebieten und Prüfung der Pilzresistenz des frischen Holzes. Holz Roh- Werkstoff 44, 319–327.CrossRefGoogle Scholar
  72. Schmidt, O., Nagashima, Yoko, Liese, W., Schmitt, U., 1987: Bacterial wood degradation studies under laboratory conditions and in lakes. Holzforschung 41, 137–140.CrossRefGoogle Scholar
  73. Schmitt, U., Liese, W., 1995: Wundreaktion im Xylem einiger Laubbäume. Drevársky Vyskum 4, 1–10.Google Scholar
  74. Schütt, P., 1981: Ursache und Ablauf des Tannensterbens — Versuch einer Zwischenbilanz. Forstw. Cbl. 100, 286–287.CrossRefGoogle Scholar
  75. Scortichini, M., Stead, D. E., Rossi, Maria Pia, 1993: Oak decline: aerobic bacteria associated with decliningQuercus cerris in Central Italy. Eur. J. For. Path. 23, 120–127.CrossRefGoogle Scholar
  76. Scott, Eileen S., 1984: Populations of bacteria in poplar stems. Eur. J. For. Path. 14, 103–112.CrossRefGoogle Scholar
  77. Shigo, A. L., 1967: Successions of organisms in discoloration and decay of wood. Int. Rev. For. Res. 2, 237–299.Google Scholar
  78. Shigo, A. L., 1972 [a]: Ring and ray shakes associated with wounds in trees. Holzforschung 26, 60–62.CrossRefGoogle Scholar
  79. Shigo, A. L., 1972 [b]: Succession of microorganisms and patterns of discoloration and decay after wounding in red oak and white oak. Phytopathology 62, 256–259.CrossRefGoogle Scholar
  80. Shigo, A. L., 1979: Tree decay — an expanded concept. USDA Agric. Inf. Bull. 419.Google Scholar
  81. Shigo, A. L., Stankewich, J., Cosenza, B. J., 1971:Clostridium sp. associated with discolored tissues in living oaks. Phytopathology 61, 122–123.CrossRefGoogle Scholar
  82. Shigo, A. L., Marx, H. G., 1977: Compartimentalization of decay in trees. Washington: USDA Agric. Inf. Bull. 405.Google Scholar
  83. Singh, A. P., Butcher, J. A., 1991: Bacterial degradation of wood cell walls: a review of degradation patterns. J. Inst. Wood Sci. 12, 143–157.Google Scholar
  84. Stackebrandt, E., 2001: Fortschritte in der Systematik der Bakterien. Naturwiss. Rdsch. 54, 345–354.Google Scholar
  85. Streichan, Marlies, Schink, B., 1986: Microbial popualtions in wetwood of European white fir (Abies alba Mill.). FEMS Microbiol. Ecol. 38, 141–150.Google Scholar
  86. Sutton, B. C., 1980: The Coelomycetes. Kew: Commonwealth Mycological Institute.Google Scholar
  87. Tiedemann, G., Bauch, J., Bock, E., 1977: Occurrence and significance of bacteria in living trees ofPopulus nigra L. Eur. J. For. Path. 7, 364–374.CrossRefGoogle Scholar
  88. Trevors, J. T., v. Elsas, J. D. (Hrsg.), 1995: Nucleic acids in the environments. Berlin: Springer.Google Scholar
  89. Ward, J. C., Schink, B., 1987: Bacterial infection of oak — an update. Proc. 15th Ann. Hardwood Symp. Hardwood Res. Counc. Memphis, 87–91.Google Scholar
  90. Ward, J. C., Zeikus, J. G., 1980: Bacteriological, chemical and physical properties of wetwood in living trees. Mittlg. Bundesforschungsanst. Forst-Holzwirtsch. 131, 133–166.Google Scholar

Copyright information

© Blackwell Wissenschafts-Verlag 2001

Authors and Affiliations

  • Olaf Schmidt
    • 1
  • Ute Moreth
    • 1
  • Heinz Butin
    • 2
  • Rolf Kehr
    • 3
  1. 1.Ordinariat für HolzbiologieUniversität HamburgHamburg
  2. 2.Wolfenbüttel
  3. 3.Institut für Pflanzenschutz im ForstBiologische Bundesanstalt für Land- und ForstwirtschaftBraunschweig

Personalised recommendations