フェストゥカルブラとゼアメイズの根におけるコロニー形成パターンと真菌戦略を探索するためのツールとしての菌根マップ
Summary
ここでのプロトコルでは、アーバスキュラー菌根のコロニー形成パターンの評価方法と、 Zea mays と Festuca rubraの2つの種の根の戦略について説明しています。MycoPatt法を使用すると、パラメータの計算、菌根構造のデジタルデータへの変換、および根におけるそれらの実際の位置のマッピングが可能になります。
Abstract
アーバスキュラー菌根菌は植物の根に共生しています。それらの役割は、宿主の発達を維持し、生態系の栄養平衡を維持することです。植民地化プロセスは、土壌生態学、真菌と宿主の遺伝的多様性、農学的慣行などのいくつかの要因に依存しています。それらの同期作用は、複雑な菌糸網の発達をもたらし、そして根細胞における小胞およびアーバスキュールの二次発達をもたらす。本研究の目的は,菌根パターン(MycoPatt)法によるフェ ストゥカ・ルブラ と ゼア・メイスの根における真菌構造の位置決め効率を解析することであった。もう一つの目的は、各種菌根マップによって明らかにされた真菌コロニー形成戦略を探求することでした。複数の顕微鏡画像の取得と組み立てにより、トウモロコシとレッドフェスクの両方の植物における菌根コロニー形成評価が可能になり、開発された構造の現実的な位置に関する情報が提供されます。観察された菌根パターンは、適用された処理と成長段階によって引き起こされる土壌共生菌とのつながりを発達させるという点で、各植物のさまざまな効率を強調しています。MycoPatt法で得られた菌根詳細マップは、土壌からの共生獲得における植物の効率の早期発見に有用である。
Introduction
アーバスキュラー菌根(AM)菌は、研究者にとって常に関心のある分野である土壌媒介性内生植物のカテゴリーです。ほとんどの植物の根に存在し、栄養循環に関与しているため、草本植物が存在するすべての生態系の安定性に不可欠な要素になっています1,2。AMは、その根外菌糸体を介して、特に手の届きにくい地域で、植物の根の真菌延長として機能します3。主な活動は宿主植物の根であり、AMは大きな菌糸ネットワークとアーバスキュールと呼ばれる特定の細胞内構造を発達させます。宿主特異性の欠如は、共生生物が同時に複数の種にコロニーを形成することを可能にする。この能力は、生態系における資源配分と栄養素調節の役割をAMに提供します。真菌はまた、植物の生存をサポートし、植物のパフォーマンスを助けます4,5,6,7。宿主の根に対するAM種の反応は、根内菌糸体の伸長と位置、および細胞内に発達したアーバスキュールの存在と形状に見られます。細胞内のアーバスキュールは、2つの共生生物間の交換点として機能し、高速移動プロセスを特徴とする領域を表します。AMが生成する構造は種に依存し、アーバスキュールに加えて、根には小胞、胞子、および補助細胞も発達します。
植物の根におけるAM共生生物の評価には多くの課題があります8,9。第一のものは、宿主の全植生期間を通してそれらの絶え間ない発達であり、それは菌糸アーバスキュラー構造における複数の変化をもたらす。崩壊までのアーバスキュラー成長のさまざまな段階は根にはっきりと存在しますが、老化したAM構造は時々消化されるため、部分的にしか見えません10。2番目の課題は、染色方法とプロトコル、根系の多様性、細胞の寸法、および厚さの違いによって表され、統一された方法を提案することは困難です。最後の課題は、AM植民地化の評価と採点によって表されます。さまざまな客観性でAMをスコアリングする方法は数多くありますが、それらのほとんどは依然として顕微鏡技術に限定されています。単純なものは根皮質の構造の有無に基づいていますが、より複雑なものは視覚的なスコアリングとコロニー形成クラスの使用に基づいており、コロニー形成現象の頻度と強度を統合しています。過去数十年間に複数の種の菌根の状態に関する多くのデータが作成されてきましたが、ほとんどの方法は、根皮質の各構造の実際の位置を指すことなく、コロニー形成の観察値に制限されています。AMコロニー形成に関するより正確な結果の必要性への対応として、根の菌根パターンの顕微鏡分析(MycoPatt)に基づく方法が開発され、詳細な菌根マップをデジタル形式で組み立てました11。また、この方法は、コロニー形成パラメータの客観的な計算および根における各構造の実際の位置の決定を可能にする。
AM真菌構造の位置は、次の2つの質問に答える上で重要です。1つ目は、植物の植生サイクルからの特定の瞬間におけるコロニー形成の分析に関連しています。これに関連して、アーバスキュラー/ベシクルの存在量を観察し、それらが根にどのように配置されているかを報告し、非常に明確なコロニー形成の画像とパラメーターを提供することは非常に有用です。2つ目は、真菌戦略とその方向性の検出、さらにはその将来の発展の予測に関連しています。MycoPattの1つの用途は、毎日、2〜3日ごと、毎週、またはさまざまな成長段階で分析される植物に使用できます。これに関連して、小胞/アーバスキュールの位置は、AMコロニー形成の生物学的メカニズムをよりよく理解するために重要です。これらのパラメータとオブザベーションは、数学的パラメータを補完するのに非常に役立ちます。
この記事の目的は、MycoPattシステムがネイティブAM菌のコロニー形成の可能性と戦略を調査する能力を実証することです さまざまな開発段階のZea mays(トウモロコシ)根とさまざまな長期施肥条件下でのFestuca rubra(レッドフェスク)根。この目的を達成するために、2つの実験からの2つの大規模なデータベースが分析されました。トウモロコシの実験はコジョクナ(北緯46度44分56秒、長さ23度50分0秒)で確立されました。E)、農業科学獣医学大学の実験的教訓農場で、ローム質の質感の土壌12のフェオジオムに。レッドフェスク実験は、2001年にアプセニ山脈のゲシャリ(北緯46度49分064秒、長さ22°81’418”)に設立されたより大きな実験サイトの一部です。E)、プレルボソル(テラロッサ)土壌タイプ13,14。トウモロコシは、5つの異なる成長表現期12で集められた:B1 = 2〜4葉(菌根コロニー形成の開始のための対照点として)。B2 = 6葉;B3 = 8-10葉;B4 =穂軸形成;B5 =生理学的成熟度。2〜4葉の段階(A0)から開始して、有機処理が適用され、その結果、2つの目盛り因子(A1 =対照およびA2 =処理)が得られました。赤いフェスクの根は、5つの長期受精13,14の実験から開花時に収集されました:V1 =対照、非受精;V2 = 10トン·ha-1肥料;V3 = 10 t·ha-1肥料+ N 50 kg·ha-1, P 2 O5 25 kg·ha-1, K2O 25 kg·ha-1;V4 = N 100 kg·ha-1, P 2 O5 50 kg·ha-1, K2O 50 kg·ha-1;V5 = 10トン·ha-1肥料+ N 100 kg·ha-1、P 2 O5 50 kg·ha-1、K2O 50 kg·ha-1。各受精変異体から各開発段階で5つの植物を採取した。染色プロトコルと、サンプル処理時間と染色品質に関するそれらの性能を分析しました。AM菌糸の発達と根におけるその構造の存在との関係は、種ごとに別々に分析され、コロニー形成に最も寛容な根の特定を続けました。各根系の特定のコロニー形成パターンは、コロニー形成マップとAMパラメータの値に基づいて分析されました。
トウモロコシは一年生植物であり、それは根の継続的な成長を意味し、それが成長段階でMycoPattを適用する主な理由でした。レッドフェスクは、さまざまな肥料で長期間処理された草原からの多年生植物です。その根の発達は1年と短く、植物が栄養から生殖に代謝を変えるときの植生点と見なされます。これらの激しい活動期間中にこれらの植物を捕まえるために、上記の時点が選択されました。植生期のサンプリングは、自然の草原で育てられた場合、この種にとって困難です。
Protocol
Representative Results
Discussion
菌根のコロニー形成に関する研究は、農学分野における新しい戦略開発に不可欠です。複数の栽培植物がアーバスキュラー菌根と共生関係を形成する可能性は、それらを農業生態系の持続可能な開発とその健康の維持の重要な要素にしました16,17,18,19,20。したがって、植…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この論文は、ビクトリアポップモルドバが実施した「農学的投入によって駆動されるトウモロコシ菌根パターン」と、ロクサナビディカン教授の協力の下でラリサコルコズが実施した「山岳草原優勢種における菌根の状態とコロニー形成の発展」のテーマ領域における2つの博士号研究の結果得られたデータを使用します。
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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