Festuca rubra와 Zea mays의 뿌리에서 식민지화 패턴과 곰팡이 전략을 탐구하는 도구로서의 균근 지도
Summary
여기의 프로토콜은 Zea mays 와 Festuca rubra의 두 종에 대한 뿌리의 arbuscular mycorrhizal 식민지화 패턴과 전략을 평가하는 방법을 설명합니다. MycoPatt 방법을 사용하면 매개 변수 계산, 균근 구조를 디지털 데이터로 변환하고 뿌리에서 실제 위치를 매핑 할 수 있습니다.
Abstract
Arbuscular 균근 곰팡이는 식물의 뿌리에있는 공생체입니다. 그들의 역할은 숙주 발달을 유지하고 생태계의 영양 균형을 유지하는 것입니다. 식민지화 과정은 토양 생태학, 곰팡이와 숙주의 유전 적 다양성, 농업 관행과 같은 여러 요인에 따라 달라집니다. 그들의 동기화 된 작용은 복잡한 균사 네트워크의 발달로 이어지고 뿌리 세포에서 소포와 arbuscules의 2 차 발달로 이어진다. 이 연구의 목적은 Festuca rubra 및 Zea mays의 뿌리에서 곰팡이 구조의 위치를위한 균근 패턴 (MycoPatt) 방법의 효율성을 분석하는 것이 었습니다. 또 다른 목표는 각 종의 균근 지도에 의해 밝혀진 곰팡이 식민지화 전략을 탐구하는 것이었습니다. 여러 현미경 이미지의 획득 및 조립을 통해 옥수수 및 적색 페스 큐 식물 모두에서 균근 집락 평가를 통해 개발 된 구조의 실제 위치에 대한 정보를 제공 할 수 있습니다. 관찰 된 균근 패턴은 적용된 처리 및 성장 단계로 인한 토양 공생 균류와의 연결 개발 측면에서 각 식물의 다양한 효율성을 강조합니다. MycoPatt 방법을 통해 얻은 Mycorrhizal 상세지도는 토양에서 공생 획득에서 식물 효율성을 조기에 감지하는 데 유용합니다.
Introduction
Arbuscular mycorrhiza (AM) 곰팡이는 연구자들에게 지속적으로 관심있는 토양 매개 내생 식물의 범주입니다. 대부분의 식물의 뿌리에 존재하고 영양 순환에 관여하기 때문에 초본 식물이 존재하는 모든 생태계의 안정성에 중요한 구성 요소가 됩니다 1,2. 그들의 여분의 방사상 균사체를 통해 AM은 특히 도달하기 어려운 지역에서 식물 뿌리에 대한 곰팡이 확장 역할을합니다3. 주요 활동은 숙주 식물 뿌리에 있으며, AM은 큰 균사 네트워크와 arbuscules라고하는 특정 세포 내 구조를 개발합니다. 숙주 특이성이 없기 때문에 공생체가 동시에 여러 종을 식민지화 할 수 있습니다. 이 능력은 AM에게 생태계에서 자원 할당 및 영양 조절의 역할을 제공합니다. 곰팡이는 또한 식물 생존을 지원하고 식물 성능 4,5,6,7을 돕습니다. 숙주 뿌리에 대한 AM 종의 반응은 방사상 내 균사체의 확장 및 위치 및 세포 내에서 발달 된 arbuscules의 존재와 모양에서 볼 수 있습니다. 세포 내 arbuscules는 두 공생 사이의 교환 지점 역할을하며 빠른 전달 과정을 특징으로하는 영역을 나타냅니다. AM이 생산하는 구조는 종 의존적이며 뿌리에서 arbuscules 외에도 소포, 포자 및 보조 세포를 개발합니다.
식물 뿌리 8,9에서 AM 공생체를 평가하는 데는 많은 어려움이 있습니다. 첫 번째는 숙주의 전체 식생 기간 동안 지속적으로 발달하여 균사 arbuscular 구조에 여러 가지 변화를 가져옵니다. 붕괴까지의 arbuscular 성장의 여러 단계는 뿌리에 분명히 존재하지만, 노화 AM 구조는 때때로 소화되어 부분적으로 만 볼 수 있습니다10. 두 번째 과제는 염색 방법 및 프로토콜, 뿌리 시스템의 다양성, 세포의 크기 및 두께의 차이로 대표되며, 이로 인해 통일 된 방법을 제안하기가 어렵습니다. 마지막 도전은 AM 식민지화의 평가 및 점수로 표현됩니다. 다양한 객관성으로 AM에 점수를 매기는 방법은 여러 가지가 있으며 대부분은 여전히 현미경 기술로 제한됩니다. 단순한 것들은 뿌리 피질의 구조 유무를 기반으로하는 반면, 더 복잡한 것들은 식민지 현상의 빈도와 강도의 통합과 함께 시각적 점수 매기기와 식민지화 클래스의 사용을 기반으로합니다. 지난 수십 년 동안 여러 종의 균근 상태에 대한 많은 데이터가 생성되었지만 대부분의 방법은 뿌리 피질의 각 구조의 실제 위치를 가리 키지 않고 관찰 된 식민지화 값으로 제한됩니다. AM 집락화에 대한 보다 정확한 결과의 필요성에 대한 응답으로, 뿌리의 균근 패턴(MycoPatt)의 현미경 분석에 기초한 방법이 개발되어 상세한 균근 지도(11)를 디지털 형태로 조립했습니다. 또한이 방법을 사용하면 식민지화 매개 변수를 객관적으로 계산하고 루트에서 각 구조의 실제 위치를 결정할 수 있습니다.
AM 곰팡이 구조의 위치는 다음 두 가지 질문에 답하는 데 중요 할 수 있습니다. 첫 번째는 식물의 식생주기에서 특정 순간의 식민지화 분석과 관련이 있습니다. 이러한 맥락에서 수목/소포 풍부도를 관찰하고, 뿌리에 어떻게 위치하는지 보고하고, 매우 명확한 식민지화 이미지와 매개변수를 제공하는 것이 매우 유용합니다. 두 번째는 곰팡이 전략의 탐지와 그 방향, 심지어 미래 발전의 예측과 관련이 있습니다. MycoPatt의 한 가지 응용 분야는 매일, 2-3일마다, 매주 또는 다양한 성장 단계에서 분석된 식물을 위한 것입니다. 이러한 맥락에서 소포 / arbuscules의 위치는 AM 식민지화의 생물학적 메커니즘을 더 잘 이해하는 데 중요합니다. 이러한 매개 변수와 관찰은 수학적 매개 변수를 보완하는 데 매우 유용합니다.
이 기사의 목적은 MycoPatt 시스템이 다양한 발달 단계에서 Zea mays (옥수수) 뿌리와 다양한 장기 수정 조건에서 Festuca rubra (붉은 페스 큐) 뿌리에서 토착 AM 곰팡이 식민지화 잠재력과 전략을 탐구 할 수있는 능력을 입증하는 것입니다. 목표를 달성하기 위해 두 번의 실험에서 두 개의 큰 데이터베이스를 분석했습니다. 옥수수 실험은 Cojocna (북위 46 ° 44′ 56 “및 길이 23 ° 50′0”)에서 확립되었습니다. E), 농업 과학 및 수의학 대학의 실험 교훈 농장에서 Cluj는 양토 질감의 토양을 가진 phaeoziom에12. 적색 페스큐 실험은 2001년 아푸세니 산맥의 게샤리(북위 46°49’064″ 및 길이 22°81’418”)에 설립된 더 큰 실험 사이트의 일부입니다. E), 프렐루보솔(테라로사) 토양 유형13,14. 옥수수는 5 개의 다른 성장 표현상12에서 수집되었다 : B1 = 2-4 잎 (균근 식민지화 시작을위한 조절점으로서); B2 = 6 잎; B3 = 8-10 잎; B4 = 개암 나무 열매 형성; B5 = 생리적 성숙도. 2-4 잎 단계 (A0)에서 시작하여 유기 처리가 적용되어 2 개의 눈금 계수 (A1 = 대조군 및 A2 = 처리)가 발생했습니다. 붉은 fescue의 뿌리는 5 개의 장기 수정13,14 실험에서 개화시 수집되었습니다 : V1 = 대조군, 비 수정; V2 = 10 t·ha-1 분뇨; V3 = 10 t·ha-1 분뇨 + N 50 kg·ha-1, P 2 O5 25kg·ha-1, K2O 25 kg·ha-1; V4 = N 100 kg·ha-1, P2O5 50 kg·ha-1,K2O50 kg·ha-1; V5 = 10 t·ha-1 분뇨 + N 100 kg·ha-1, P 2 O5 50kg·ha-1, K2O 50 kg·ha-1. 각 개발 단계에서 모든 수정 변종에서 5 개의 식물을 수집했습니다. 염색 프로토콜과 샘플 처리 시간 및 염색 품질 측면에서 그 성능을 분석했습니다. AM 균사 발달과 뿌리에서의 구조 존재 사이의 관계는 각 종에 대해 개별적으로 분석되었으며 식민지화에 가장 관대 한 뿌리를 식별하는 것으로 계속되었습니다. 각 루트 시스템의 특정 식민지화 패턴은 식민지화 맵과 AM 매개 변수의 값을 기반으로 분석되었습니다.
옥수수는 뿌리의 지속적인 성장을 의미하는 일년생 식물이며, 이것이 성장 단계에서 MycoPatt를 적용하는 주된 이유였습니다. Red fescue는 다른 비료로 오랫동안 처리 된 초원의 다년생 식물입니다. 그것의 뿌리는 1 년의 더 짧은 발달을 가지고 있고, anthesis는 식물이 신진 대사를 식물에서 생식으로 바꿀 때 식생 지점으로 간주됩니다. 이 강렬한 활동 기간 동안 이러한 식물을 잡기 위해 위에서 언급 한 시점이 선택되었습니다. 식생 기간 동안의 샘플링은 자연 초원에서 재배 될 때이 종에 대해 어렵습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
균근 식민지화에 대한 연구는 농업 분야의 새로운 전략 개발에 필수적입니다. 여러 재배 식물이 arbuscular mycorrhizas와 공생 관계를 형성 할 수있는 잠재력은 농업 생태계의 지속 가능한 발전과 건강 유지의 중요한 구성 요소가되었습니다 16,17,18,19,20. 따라서 식물이 토양의 영?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 논문은 빅토리아 팝 몰도바 (Victoria Pop-Moldovan)가 수행 한 “농업 학적 투입물에 의해 구동되는 옥수수 균근 패턴”과 라리사 코르 코즈 (Larisa Corcoz)가 수행 한 “산 초원 우성 종의 균근 상태 및 식민지화 개발”이라는 주제 분야의 두 가지 박사 연구 결과를 얻은 데이터를 사용합니다.
Materials
| Apple vinegar 5% | FABRICA DE CONSERVE RAURENI S.R.L. | OȚET DE MERE | https://www.raureni.ro/ro-ro/produs/otet-de-mere |
| Blue Ink | Pelikan | 4001 | https://www.pelikan.com/pulse/Pulsar/ro_RO.Store.displayStore.224848./cerneal%C4%83-4001-de-la-pelikan |
| Cover slips | Menzel-Glaser | D 263 M | https://si.vwr.com/store/product/20545757/cover-glasses-menzel-glaser |
| Forceps, PMP | Vitalab | 9.171 411 | http://shop.llg.de/info881_Forceps_PMP_lang_UK. htm?UID=55005bf838d8000000000000 &OFS=33 |
| Glass jar 47 mL | Indigo Cards | BORCAN 47 ML HEXAGONAL | https://indigo.com.ro/borcan-47-ml-hexagonal |
| Laminating Pouches | Peach | PP525-08 | Business Card (60x90mm) / https://supremoffice.ro/folie-laminare-60x90mm-125mic-carte-vizita-100-top-peach-pp525-08-510328 |
| Microflow Class II ABS Cabinet | Bioquell UK Ltd | Microflow Class II ABS Cabinet | http://www.laboratoryanalysis.co.uk/graphics/products/034_11%20CLASS%202BSC%20(STD).pdf |
| Microscope slides | Deltalab | D100001 | https://distrimed.ro/lame-microscop-matuite-la-un-capat-26×76-mm-deltalab/?utm_source=Google%20Shopping&utm_campaign= google%20shopping%20distrimed&utm_medium=cpc& utm_term=1647&gclid=CjwKCAjwu YWSBhByEiwAKd_n_odzr8CaCXQ hl9VQkAB3p-ODo2Ssuou9cnoRtz1Gb xsjqPY7F05HmhoCj6oQAvD_BwE |
| Microsoft Office 365 | Microsoft | Office 365 | Excel and Powerpoint; spreadsheet and presentation |
| NaOH | Oltchim | 01-2119457892-27-0065 | http://www.sodacaustica.com.ro/pdf/fisa-tehnica-soda-caustica.pdf |
| Nitrile gloves | SemperGuard | 816780637 | https://www.sigmaaldrich.com/RO/en/product/aldrich/816780637?gclid=CjwKCAjwuYWSBhByEiwAKd _n_rmo4RRt8zBql7ul8ox AAYhwhxuXHWZcw4hlR x0Iro_4IyVt69aFHRoCmd wQAvD_BwE |
| Optika camera | OPTIKA | CP-8; P8 Pro Camera, 8.3 MP CMOS, USB 3.0 | https://www.optikamicroscopes.com/optikamicroscopes/product/c-p-series/ |
| Optika Microscope | OPTIKA | B383pL | https://www.optikamicroscopes.com/optikamicroscopes/product/b-380-series/ |
| Protective mask FFP3 | Hermes Gift | HERMES000100 | EN 149-2001+A1:2009 / https://www.emag.ro/set-10-masti-de-protectie-respiratorie-hermes-gift-ffp3-5-straturi-albe-hermes000100/pd/DTZ8CXMBM/#specification-section |
| Scalpel | Cutfix | 9409814 | https://shop.thgeyer-lab.com/erp/catalog/search/search.action;jsessionid=C258CA 663588CD1CBE65BF 100F85241B?model.query=9409809 |
| White wine vinegar 9% | FABRICA DE CONSERVE RAURENI S.R.L. | OȚET DE VIN ALB | https://www.raureni.ro/ro-ro/produs/otet-de-vin-alb |
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