Arbuskuläre Mykorrhiza (AM) Pilze sind eine Kategorie von bodenbürtigen Endophyten, die für Forscher ständig von Interesse sind. Ihre Anwesenheit in den Wurzeln der meisten Pflanzen und ihre Beteiligung an Nährstoffkreisläufen machen sie zu lebenswichtigen Komponenten für die Stabilität jedes Ökosystems, in dem krautige Pflanzen vorhanden sind 1,2. Durch ihr extraradikuläres Myzel wirken AM als Pilzverlängerung für Pflanzenwurzeln, insbesondere in schwer zugänglichen Bereichen3. Die Hauptaktivität liegt in den Wurzeln der Wirtspflanze, wo AM große Hyphennetzwerke und spezifische intrazelluläre Strukturen, die Arbuskeln genannt werden, entwickelt. Die fehlende Wirtsspezifität ermöglicht es dem Symbionten, mehrere Arten gleichzeitig zu besiedeln. Diese Fähigkeit verleiht AM die Rolle der Ressourcenallokation und Nährstoffregulierung im Ökosystem; Der Pilz unterstützt auch das Überleben der Pflanzen und hilft bei der Pflanzenleistung 4,5,6,7. Die Reaktion von AM-Spezies auf Wirtswurzeln ist in der Ausdehnung und Lage des intraradikulären Myzels und dem Vorhandensein und der Form der intrazellulär entwickelten Arbuskeln sichtbar. Die intrazellulären Arbuskeln fungieren als Austauschpunkt zwischen den beiden Symbionten und stellen Bereiche dar, die durch schnelle Transferprozesse gekennzeichnet sind. Die Strukturen, die die AM produzieren, sind artabhängig und entwickeln neben Arbuskeln in den Wurzeln auch Vesikel, Sporen und Hilfszellen.
Es gibt viele Herausforderungen bei der Beurteilung von AM-Symbionten in Pflanzenwurzeln 8,9. Die erste ist ihre ständige Entwicklung während der gesamten Vegetationsperiode der Wirte, was zu mehreren Veränderungen in der hyphalen arbuskulären Struktur führt. Die verschiedenen Stadien des arbuskulären Wachstums bis zu ihrem Kollaps sind in den Wurzeln deutlich vorhanden, aber die seneszenten AM-Strukturen werden manchmal verdaut, was sie nur teilweise sichtbar macht10. Die zweite Herausforderung besteht in der Färbemethode und dem Protokoll, der großen Vielfalt der Wurzelsysteme, der Größe ihrer Zellen und den Unterschieden in der Dicke, die es schwierig machen, eine einheitliche Methode vorzuschlagen. Die letzte Herausforderung stellt die Bewertung und Bewertung der AM-Kolonisation dar. Es gibt zahlreiche Methoden, die AM mit unterschiedlicher Objektivität bewerten, und die meisten von ihnen sind immer noch auf Mikroskopietechniken beschränkt. Die einfachen basieren auf dem Vorhandensein / Fehlen von Strukturen im Wurzelkortex, während die komplexeren auf visuellem Scoring und der Verwendung von Kolonisationsklassen basieren, mit der Integration der Häufigkeit und Intensität des Kolonisationsphänomens. In den letzten Jahrzehnten wurden viele Daten über den Mykorrhizastatus mehrerer Arten produziert, aber die meisten Methoden beschränken sich auf den beobachteten Wert der Besiedlung, ohne auf die tatsächliche Position jeder Struktur im Wurzelkortex hinzuweisen. Als Reaktion auf die Notwendigkeit genauerer Ergebnisse zur AM-Besiedlung wurde eine Methode entwickelt, die auf mikroskopischer Analyse von Mykorrhizamustern (MycoPatt) in Wurzeln basiert, um die detaillierten Mykorrhizakarten in digitaler Form zusammenzustellen11. Die Methode ermöglicht auch die objektive Berechnung von Besiedlungsparametern und die Bestimmung der tatsächlichen Position jeder Struktur in der Wurzel.
Die Position der AM-Pilzstrukturen kann bei der Beantwortung der folgenden zwei Fragen wichtig sein. Die erste bezieht sich auf die Analyse der Besiedlung in einem bestimmten Moment aus dem Vegetationszyklus einer Pflanze. In diesem Zusammenhang ist es sehr nützlich, die Arbuskular-/Vesikelhäufigkeit zu beobachten, zu berichten, wie sie sich in der Wurzel befinden, und ein sehr klares Kolonisationsbild und Parameter zu liefern. Die zweite bezieht sich auf die Erkennung der Pilzstrategie und ihre Ausrichtung und sogar die Prognose ihrer zukünftigen Entwicklung. Eine Anwendung des MycoPatt kann für Pflanzen täglich, alle 2-3 Tage, wöchentlich oder während verschiedener Wachstumsstadien analysiert werden. In diesem Zusammenhang ist die Lage der Vesikel/Arbuskel wichtig, um den biologischen Mechanismus der AM-Besiedlung besser zu verstehen. Diese Parameter und Beobachtungen sind sehr nützlich, um die mathematischen Parameter zu ergänzen.
Das Ziel dieses Artikels ist es, die Fähigkeit des MycoPatt-Systems zu demonstrieren, das native AM-Pilzbesiedlungspotenzial und die Strategie in Zea mays (Mais) Wurzeln während verschiedener Entwicklungsstadien und in Festuca rubra (Rotschwingel) Wurzeln unter verschiedenen Langzeitbefruchtungsbedingungen zu erforschen. Um das Ziel zu erreichen, wurden zwei große Datenbanken aus zwei Experimenten analysiert. Das Maisexperiment wurde in Cojocna (46°44′56" lat. N und 23°50′0" lang) eingerichtet. E), in der experimentellen didaktischen Farm der Universität für Agrarwissenschaften und Veterinärmedizin Cluj auf einem Phäozom mit einer lehmigen TexturErde 12. Das Rotschwingelexperiment ist Teil eines größeren Versuchsgeländes, das 2001 in Ghețari, Apuseni-Gebirge (46°49'064" lat. N und 22°81'418'' lang) eingerichtet wurde. E), auf einem Präluvosol (terra rossa) Bodentyp13,14. Mais wurde in fünf verschiedenen Wachstumsphänophasengesammelt 12: B1 = 2-4 Blätter (als Kontrollpunkt für den Beginn der Mykorrhizabesiedlung); B2 = 6 Blätter; B3 = 8-10 Blätter; B4 = Kolbenbildung; B5 = physiologische Reife. Ausgehend vom 2-4-Blatt-Stadium (A0) wurde eine organische Behandlung angewendet, die zu einem Zwei-Graduierungsfaktor führte (A1 = Kontrolle und A2 = behandelt). Wurzeln des Rotschwingels wurden bei der Blüte aus einem Versuch mit fünf Langzeitdüngungen gesammelt13,14: V1 = Kontrolle, nicht befruchtet; V2 = 10 t·ha-1 Gülle; V3 = 10 t·ha-1 Gülle + N 50 kg·ha-1, P2O5 25kg·ha-1,K2O25 kg·ha-1; V4 = N 100 kg·ha-1, P2O5 50 kg·ha-1,K2O50 kg·ha-1; V5 = 10 t·ha-1 Gülle + N 100 kg·ha-1, P2O5 50kg·ha-1,K2O50 kg·ha-1. Aus jeder Düngungsvariante wurden in jeder Entwicklungsstufe fünf Pflanzen gesammelt. Die Färbeprotokolle und ihre Leistung in Bezug auf Probenverarbeitungszeit und Färbequalität wurden analysiert. Der Zusammenhang zwischen der Entwicklung von AM-Hyphen und dem Vorhandensein ihrer Strukturen in den Wurzeln wurde für jede Art separat analysiert und mit der Identifizierung der freizügigsten Wurzeln für die Besiedlung fortgesetzt. Die spezifischen Besiedlungsmuster jedes Wurzelsystems wurden basierend auf Kolonisationskarten und dem Wert der AM-Parameter analysiert.
Mais ist eine einjährige Pflanze, was ein kontinuierliches Wachstum der Wurzeln impliziert, und das war der Hauptgrund, den MycoPatt in den Wachstumsstadien anzuwenden. Rotschwingel ist eine mehrjährige Pflanze aus einem Grasland, das lange Zeit mit verschiedenen Düngemitteln behandelt wurde. Seine Wurzeln haben eine kürzere Entwicklung von 1 Jahr, und die Anthese gilt als Vegetationspunkt, wenn die Pflanze ihren Stoffwechsel von vegetativ zu generativ ändert. Um diese Pflanzen während dieser intensiven Aktivitätsperioden zu fangen, wurden die oben genannten Zeitpunkte gewählt. Die Probenahme während der Vegetationsperiode ist für diese Art schwierig, wenn sie in natürlichem Grasland angebaut wird.