Festuca rubra ve Zea mays'ın Köklerinde Kolonizasyon Kalıplarını ve Mantar Stratejilerini Keşfetmek İçin Bir Araç Olarak Mikorizal Haritalar
Summary
Buradaki protokol, arbusküler mikorizal kolonizasyon paternlerinin değerlendirilmesi için yöntemleri ve iki türün köklerindeki stratejiyi açıklamaktadır: Zea mays ve Festuca rubra. MycoPatt yönteminin kullanılması, parametrelerin hesaplanmasına, mikorizal yapıların dijital verilere dönüştürülmesine ve köklerdeki gerçek konumlarının haritalandırılmasına izin verir.
Abstract
Arbusküler mikorizal mantarlar bitki köklerindeki simbiyontlardır. Rolleri, konakçı gelişimini sürdürmek ve ekosistemlerdeki beslenme dengesini korumaktır. Kolonizasyon süreci toprak ekolojisi, mantarların ve konakçıların genetik çeşitliliği ve agronomik uygulamalar gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Senkronize etkileri, karmaşık bir hifal ağının gelişmesine yol açar ve kök hücrelerde veziküllerin ve arbusküllerin ikincil gelişimine yol açar. Bu araştırmanın amacı, mantar yapılarının Festuca rubra ve Zea mays köklerinde konumlandırılmasında mikorizal paternler (MycoPatt) yönteminin etkinliğini analiz etmektir. Diğer bir amaç, her türün mikorizal haritalarının ortaya koyduğu mantar kolonizasyon stratejisini araştırmaktı. Birden fazla mikroskobik görüntünün elde edilmesi ve bir araya getirilmesi, hem mısır hem de kırmızı fescue bitkilerinde mikorizal kolonizasyon değerlendirmesinin, gelişmiş yapıların gerçekçi konumu hakkında bilgi sağlamasına izin verir. Gözlemlenen mikorizal desenler, uygulanan tedavilerin ve büyüme aşamasının neden olduğu toprak simbiyotik mantarları ile bağlantılar geliştirmek açısından her bitkinin değişken verimliliğini vurgulamaktadır. MycoPatt yöntemi ile elde edilen mikorizal detaylı haritalar, topraktan simbiyotik edinimde bitki etkinliğinin erken tespiti için yararlıdır.
Introduction
Arbusküler mikoriza () mantarları, araştırmacılar için sürekli ilgi alanı olan toprak kaynaklı endofitlerin bir kategorisidir. Çoğu bitkinin köklerindeki varlıkları ve besin döngülerine katılımları, onları otsu bitkilerin bulunduğu her ekosistemin stabilitesinde hayati bileşenler haline getirir 1,2. Ekstra-radiküler miselyumları sayesinde, özellikle ulaşılması zor bölgelerde, bitki kökleri için mantar uzantısı görevi görür3. Ana aktivite,’nin büyük hifa ağları ve arbuskül adı verilen spesifik hücre içi yapılar geliştirdiği konakçı bitki köklerindedir. Konakçı özgüllüğünün olmaması, simbiyontun aynı anda birden fazla türü kolonileştirmesine izin verir. Bu yetenek,’ye ekosistemde kaynak tahsisi ve besin düzenlemesinin rolünü sağlar; mantar ayrıca bitki hayatta kalmasında destek sağlar ve bitki performansına yardımcı olur 4,5,6,7. türlerinin konakçı köklere reaksiyonu, intraradiküler miselyumun uzaması ve konumunda ve hücre içinde gelişen arbusküllerin varlığında ve şeklinde görülebilir. Hücre içi arbusküller, iki simbiyont arasında bir değişim noktası görevi görür ve hızlı transfer süreçleri ile karakterize edilen alanları temsil eder. ‘nin ürettiği yapılar türe bağımlıdır ve arbusküllere ek olarak, köklerde veziküller, sporlar ve yardımcı hücreler de gelişir.
Bitki köklerinde simbiyontlarının değerlendirilmesinde birçok zorluk vardır 8,9. Birincisi, konakçıların tüm bitki örtüsü döneminde sürekli gelişimleridir ve bu da hifal arbusküler yapısında çoklu değişikliklere yol açar. Arbusküler büyümenin farklı aşamaları, çöküşlerine kadar, köklerde açıkça bulunur, ancak yaşlanan yapıları bazen sindirilir, bu da onları sadece kısmen görünür kılar10. İkinci zorluk, boyama yöntemi ve protokolü, kök sistemlerinin büyük çeşitliliği, hücrelerinin boyutu ve birleşik bir yöntem önermeyi zorlaştıran kalınlık farklılıkları ile temsil edilir. Son zorluk, kolonizasyonunun değerlendirilmesi ve puanlanması ile temsil edilir. ‘yi farklı derecelerde nesnellikle puanlayan çok sayıda yöntem vardır ve bunların çoğu hala mikroskopi teknikleriyle sınırlıdır. Basit olanlar kök korteksteki yapıların varlığına / yokluğuna dayanırken, daha karmaşık olanlar görsel skorlamaya ve kolonizasyon sınıflarının kullanımına, kolonizasyon fenomeninin sıklığının ve yoğunluğunun entegrasyonuna dayanmaktadır. Son on yıllarda birden fazla türün mikorizal durumu hakkında birçok veri üretilmiştir, ancak yöntemlerin çoğu, kök korteksteki her bir yapının gerçek konumuna işaret etmeden kolonizasyonun gözlemlenen değeri ile sınırlıdır. kolonizasyonunda daha doğru sonuçların gerekliliğine yanıt olarak, ayrıntılı mikorizal haritaları dijital bir biçimde birleştirmek için köklerdeki mikorizal paternlerin (MycoPatt) mikroskobik analizine dayanan bir yöntem geliştirilmiştir11. Ayrıca, yöntem kolonizasyon parametrelerinin objektif olarak hesaplanmasına ve kökteki her yapının gerçek konumunun belirlenmesine izin verir.
mantar yapılarının konumu aşağıdaki iki soruyu cevaplamada önemli olabilir. Birincisi, bir bitkinin bitki örtüsü döngüsünden belirli bir anda kolonizasyonun analizi ile ilgilidir. Bu bağlamda arbusküler/vezikül bolluğunu gözlemlemek, kökte nasıl yerleştiklerini raporlamak, çok net bir kolonizasyon görüntüsü ve parametreleri sağlamak çok yararlıdır. İkincisi, mantar stratejisinin tespiti ve yönelimi ve hatta gelecekteki gelişiminin tahmini ile ilgilidir. MycoPatt’ın bir uygulaması, günlük, her 2-3 günde bir, haftada bir veya çeşitli büyüme aşamalarında analiz edilen bitkiler için olabilir. Bu bağlamda, veziküllerin / arbusküllerin yeri, kolonizasyonunun biyolojik mekanizmasını daha iyi anlamak için önemlidir. Bu parametreler ve gözlemler matematiksel parametreleri tamamlamak için çok yararlıdır.
Bu makalenin amacı, MycoPatt sisteminin farklı gelişim aşamalarında Zea mays (mısır) köklerinde ve farklı uzun süreli döllenme koşulları altında Festuca rubra (kırmızı fescue) köklerinde doğal mantar kolonizasyon potansiyelini ve stratejisini keşfetme yeteneğini göstermektir. Amacı gerçekleştirmek için, iki deneyden iki büyük veritabanı analiz edildi. Mısır deneyi Cojocna’da (46°44′56″ enlem N ve 23°50′0″ uzunluğunda) kurulmuştur. E), Cluj Tarım Bilimleri ve Veterinerlik Üniversitesi Deneysel Didaktik Çiftliğinde, tınlı dokulu bir toprağa sahip bir phaeoziom üzerinde12. Kırmızı fescue deneyi, 2001 yılında Ghețari, Apuseni Dağları’nda (46 ° 49’064 ” enlem N ve 22 ° 81’418 ” uzunluğunda) kurulan daha büyük bir deney alanının bir parçasıdır. E), prelüvosol (terra rossa) toprak tipi13,14. Mısır beş farklı büyüme fenofazında toplandı12: B1 = 2-4 yaprak (mikorizal kolonizasyonun başlangıcı için bir kontrol noktası olarak); B2 = 6 yaprak; B3 = 8-10 yaprak; B4 = koçan oluşumu; B5 = fizyolojik olgunluk. 2-4 yaprak aşamasından (A0) başlayarak, organik bir tedavi uygulandı ve bu da iki mezuniyet faktörü ile sonuçlandı (A1 = kontrol ve A2 = tedavi edildi). Kırmızı fescue’nin kökleri çiçeklenme sırasında beş uzun süreli döllenme ile yapılan bir deneyden toplandı13,14: V1 = kontrol, döllenmemiş; V2 = 10 t·ha-1 gübre; V3 = 10 t·ha-1 gübre + 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 t·ha-1 gübre + N 100 kg·ha-1, P 2 O5 50 kg·ha-1, K2O 50 kg·ha-1. Her gelişme aşamasında, her gübreleme varyantından beş bitki toplandı. Boyama protokolleri ve numune işleme süresi ve boyama kalitesi açısından performansları analiz edildi. hifye gelişimi ile yapılarının köklerdeki varlığı arasındaki ilişki, her tür için ayrı ayrı analiz edilmiş ve kolonizasyon için en izin verilen köklerin belirlenmesiyle devam etmiştir. Her kök sisteminin spesifik kolonizasyon kalıpları, kolonizasyon haritalarına ve parametrelerinin değerine göre analiz edildi.
Mısır, köklerin sürekli büyümesini ima eden yıllık bir bitkidir ve bu, MycoPatt’ı büyüme aşamalarında uygulamanın ana nedeniydi. Kırmızı fescue, farklı gübrelerle uzun süre tedavi edilmiş bir otlaktan çok yıllık bir bitkidir. Kökleri 1 yıl daha kısa bir gelişime sahiptir ve antez, bitki metabolizmasını vejetatiften üretkene değiştirdiğinde bitki örtüsü noktası olarak kabul edilir. Bu yoğun aktivite dönemlerinde bu bitkileri yakalamak için yukarıda belirtilen zaman noktaları seçilmiştir. Bitki örtüsü döneminde örnekleme, doğal otlaklarda yetiştirildiğinde bu tür için zordur.
Protocol
Representative Results
Discussion
Mikorizal kolonizasyon üzerine yapılan çalışmalar, agronomik alanda yeni strateji geliştirme için hayati öneme sahiptir. Birden fazla ekili bitkinin arbusküler mikorizalarla simbiyotik bir ilişki kurma potansiyeli, onları agroekosistemin sürdürülebilir gelişiminin ve sağlığının korunmasının önemli bir bileşeni haline getirmiştir 16,17,18,19,20.<sup class="xre…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu yazıda, Victoria Pop-Moldovan tarafından yürütülen “Agronomik Girdilerin Yönlendirdiği Mısır Mikorizal Desenleri” ve Prof. Dr. Roxana Vidican’ın koordinasyonunda Larisa Corcoz tarafından yürütülen “Dağ Otlak Baskın Türlerinde Kolonileşmenin Mikorizal Durumu ve Gelişimi” tematik alanındaki iki doktora çalışmasından elde edilen veriler kullanılmıştır.
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 |
References
- Trivedi, P., Leach, J. E., Tringe, S. G., Sa, T., Singh, B. K. Plant-microbiome interactions: From community assembly to plant health. Nature Reviews Microbiology. 18 (11), 607-621 (2020).
- Jeffries, P., Barea, J. M., Hock, B. 4 Arbuscular Mycorrhiza: A Key Component of Sustainable Plant-Soil Ecosystems. The Mycota. IX Fungal Associations. , 51-75 (2012).
- Parniske, M. Arbuscular mycorrhiza: the mother of plant root endosymbioses. Nature Reviews Microbiology. 6 (10), 763-775 (2008).
- Gianinazzi, S., et al. Agroecology: The key role of arbuscular mycorrhizas in ecosystem services. Mycorrhiza. 20 (8), 519-530 (2010).
- Lee, E. -. H., Eo, J. -. K., Ka, K. -. H., Eom, A. -. H. Diversity of arbuscular mycorrhizal fungi and their roles in ecosystems. Mycobiology. 41 (3), 121-125 (2013).
- Zhang, Y., Zeng, M., Xiong, B., Yang, X. Ecological significance of arbuscular mycorrhiza biotechnology in modern agricultural system. Ying Yong Sheng Tai Xue Bao = The Journal of Applied Ecology. 14 (4), 613-617 (2003).
- Shah, A. A., et al. Effect of endophytic Bacillus megaterium colonization on structure strengthening, microbial community, chemical composition and stabilization properties of Hybrid Pennisetum. Journal of the Science of Food and Agriculture. 100 (3), 1164-1173 (2020).
- Souza, T. . Handbook of Arbuscular Mycorrhizal Fungi. , (2015).
- Sun, X. -. G., Tang, M. Comparison of four routinely used methods for assessing root colonization by arbuscular mycorrhizal fungi. Botany. 90 (11), 1073-1083 (2012).
- Smith, S., Read, D., Smith, S. E., Read, D. J. Colonization of Roots and Anatomy of Arbuscular Mycorrhiza. Mycorrhizal Symbiosis. , 42-90 (2008).
- Stoian, V., et al. Sensitive approach and future perspectives in microscopic patterns of mycorrhizal roots. Scientific Reports. 9 (1), 10233 (2019).
- Pop-Moldovan, V., et al. Divergence in corn mycorrhizal colonization patterns due to organic treatment. Plants. 10 (12), 2760 (2021).
- Corcoz, L., et al. Mycorrhizal patterns in the roots of dominant Festuca rubra in a high-natural-value grassland. Plants. 11 (1), 112 (2021).
- Corcoz, L., et al. Deciphering the colonization strategies in roots of long-term fertilized Festuca rubra. Agronomy. 12 (3), 650 (2022).
- Stoian, V., Florian, V. Mycorrhiza – Benefits, influence, diagnostic method. Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Cluj-Napoca. Agriculture. 66 (1), 2009 (2009).
- Prates Júnior, P., et al. Agroecological coffee management increases arbuscular mycorrhizal fungi diversity. PLoS One. 14 (1), 0209093 (2019).
- Rillig, M. C., et al. Why farmers should manage the arbuscular mycorrhizal symbiosis. New Phytologist. 222 (3), 1171-1175 (2019).
- Rillig, M. C., et al. Towards an integrated mycorrhizal technology: Harnessing mycorrhiza for sustainable intensification in agriculture. Frontiers in Plant Science. 7, 1625 (2016).
- Bhale, U. N., Bansode, S. A., Singh, S., Gehlot, P., Singh, J. Multifactorial Role of Arbuscular Mycorrhizae in Agroecosystem. Fungi and their Role in Sustainable Development: Current Perspectives. , 205-220 (2018).
- Khaliq, A., et al. Integrated control of dry root rot of chickpea caused by Rhizoctonia bataticola under the natural field condition. Biotechnology Reports. 25, 00423 (2020).
- Vaida, I., Păcurar, F., Rotar, I., Tomoș, L., Stoian, V. Changes in diversity due to long-term management in a high natural value grassland. Plants. 10 (4), 739 (2021).
- . The International Collection of (Vesicular) Arbuscular Mycorrhizal Fungi Available from: https://invam.wvu.edu/collection (2022)
- . The International Bank for the Glomeromycota Available from: https://www.i-beg.eu/ (2022)
