Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

It is important to investigate the potential of biological control measures in agricul-ture, especially where economic issues restrict the use of expensive inputs or when there are environmental concerns about toxicity of agrochemicals. The bacterium Bacillus subtilis has proved promising as a biocontrol agent (BCA) in suppressing various plant diseases and it has also been shown to promote plant growth in certain cases. During this study, the effect of B. subtilis on Fusarium wilt (caused by the fungus Fusarium oxysporum) on tomatoes, as well as its effect on the earthworm species Pontoscolex corethrurus was investigated. Furthermore, the combined ef-fect of the BCA with P. corethrurus on tomatoes and F. oxysporum was investigat-ed. This was done in three different experiments: 1) Laboratory study evaluating the effect on germination and growth of tomato seeds treated with B. subtilis received from University of Nairobi alternatively isolated root bacteria and infected with F. oxysporum, 2) Greenhouse experiment testing the effect alone and in combination of B. subtilis and P. corethrurus on F. oxysporum and tomato plants, 3) Toxicity experiment of B. subtilis on P. corethrurus. The results showed a positive effect of B. subtilis on plant dry biomass but did not increase the plant height. In addition, it showed tendencies of suppressing the disease caused by F. oxysporum, though, the results were not significant. However, the results were inconsistent and more re-search and experiments should be performed, evaluating the effect using different volumes and concentrations of the BCA. Furthermore, B. subtilis did not have a negative effect on P. corethrurus in this study. Since certain strains of B. subtilis have potential of working as BCAs, and are a promising and potentially environ-mentally friendly plant disease control bacteria, it is interesting to continue per-forming research on different crops and in different settings, as well as in combina-tion with other BCAs. It is desired to develop a plant protection method that is easily available and applicable in all parts of the world, but with emphasis on small-scale farmers with limited means to access expensive chemical inputs.

POPULÄRVETENSKAPLIG SAMMANFATTNING

I den här studien har jag försökt att hitta en lättillgänglig och användbar metod för att bekämpa växtsjukdomar med biologisk bekämpning i småskaliga lantbruk i Kenya. För att skydda växter mot sjukdomsangrepp används i jordbruket både biologiska och kemiska bekämpningsmedel. Kemiska produkter skapar oro för miljö-påverkan och människors hälsa. Påverkan på mänsklig hälsa är särskilt påtaglig där läs- och skrivkunskaper är begränsade, vilket leder till att instruktioner inte följs, till exempel vad gäller skyddsutrustning och hantering. Kemiska produkter är även kostsamma och särskilt i utvecklingsländer är det svårt för lantbrukare att få pengar över för att köpa dessa medel. Växtsjukdomarna blir därför svårare att hantera och skördarna blir mindre. Vad som odlas på lantbrukarnas åkrar används inte bara för att föda familjen och gårdens djur, det är även en inkomstkälla då till exempel frukt säljs. En förlorad skörd blir alltså både en förlust i föda och inkomst. Därför är det viktigt att ta fram lättillgängliga metoder för att bekämpa växtsjukdomar, särskilt för människor i utvecklingsländer.
Fusariumröta är en svampsjukdom som angriper många olika växter, till exempel tomatplantor som den här studien fokuserar på. Sjukdomen angriper blad och rötter och får växten att vissna. Detta är en sjukdom som är svår att bekämpa, men vissa metoder inom biologisk bekämpning har hittats, till exempel användning av bakterien Bacillus subtilis. Bakterierna kan på olika sätt skydda växten, till exempel kan de kolonisera rötterna och förändra mekanismer i växten som gör att den bättre kan motstå sjukdomar. De kan även öka växtens produktion av biomassa. Men trots att bakterier är naturligt förekommande kan de eventuellt orsaka skada på andra organismer, så som daggmaskar som lever i jorden. Daggmaskarna konsumerar stora mängder jord och växtmaterial och får därmed i sig de substanser och organismer som finns där.
Därför har vi i den här studien, tillsammans med Bacillus subtilis påverkan på fusariumröta även valt att titta på hur bakterien påverkar daggmaskar, och specifikt en art som är vanligt förekommande i kenyanska jordar. Även daggmaskar i sig påverkar jordmiljön genom att gräva tunnlar samt tillgängliggöra växtnäring. De skapar därigenom även miljöer trivsamma för mikroorganismer så som bakterier, och har visat sig ha positiva effekter på växter. Därför har metoderna i den här studien valts för att kunna utvärdera en kombinerad samt enskild effekt av bakterierna och daggmaskarna på tomatplantor samt på sjukdomen fusariumröta, men även en direkt effekt av bakterierna på daggmaskarna för att utesluta skador på daggmaskarna.
Resultaten, om än aningen inkonsekventa, visar att Bacillus subtilis tenderade att bekämpa fusariumröta, och även att öka växternas biomassa. Bakterierna hade inte någon synbar negativ effekt på daggmaskarna. Daggmaskarna verkar även ha en positiv effekt på hur tomaterna växter, då tomaterna var högre i behandlingar där daggmaskar lagts till, vilket möjligen kan bero på deras aktiviteter som förbättrar mikroklimatet i jorden och förenklar näringsupptaget för växten. Studien bör dock upprepas och eventuellt modifieras aningen, för att man ska kunna säkerställa resultaten.