Name: Untersuchung der Pflanze Interaktionen netzübergreifend gemeinsame Mykorrhiza mit gedrehten Kerne (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 17 s
Description: Erfahren Sie, wie gemeinsame Mykorrhiza-Netzwerke Pflanzeninteraktionen beeinflussen. Diese Methode untersucht ökologische Konsequenzen durch modifizierte Samenbehälter mit gedrehten Kernen.

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Wir möchten die zwei anonymen Gutachtern für ihre Vorschläge bedanken. Wir danken auch die zahlreichen Studenten, die mit dem konstruieren Töpfe, Mikrokosmen, geholfen haben und Behälter gesteckt und haben, die mit Pflege und Ernte von Experimenten unterstützt. Wir danken auch North Central College für Start-up Mittel (JW) sowie aktuelle Einrichtungen und Ashley Wojciechowski für Erhalt einer North Central College Richter Finanzhilfe ein Experiment mit diesen Methoden zu unterstützen. Teil dieser Arbeit wurde durch ein National Science Foundation Doctoral Dissertation Verbesserung Grant (DEB-1401677) finanziert.

1. Aufbau und Montage der drehbaren Kerne
<ol><li>Ändern von kommerziellen röhrenförmigen Sämling-Container (später genannt "Container"; Tabelle der Materialien) 19 mm breit x 48 cm Länge Öffnungen haben.<ol>
<li>Mit eine Bohrmaschine mit einem 19 mm Loch sah ohne zentrale, pilot Spiralbohrer, zwei Löcher, eins über dem anderen, in den Seiten eines Containers (2,5 cm Durchmesser x 12,1 cm Länge) geschnitten, damit die Löcher ca. 1 cm auseinander sind. Halten Sie den Behälter gegen einen Zaun auf der Bohrmaschine und haben Sie eine Haltestelle mit kurzen Zapfen, die im Inneren des Behälters passen zu helfen, während des Bohrens in Position zu halten. Verwenden Sie einen Behälter mit flexiblem Kunststoff, um Rissbildung zu verhindern.</li>
		<li>Schneiden die verbleibenden dünnere Stück Plastik zwischen den Löchern mit Schere, Seitenschneider oder Blechschere (für starre Kunststoff verwenden eine Säbel-Säge) länglich zu einem Öffnung ca. 2 cm breit und 5 cm lang.</li>
		<li>Wiederholen Sie die Schritte 1.1.1, 1.1.2 auf der gegenüberliegenden Seite des Behälters.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Decken Sie die Schlitze mit Nylon-Mesh und/oder hydrophoben Membran (Abbildung 1A).<ol>
<li>Schneiden Sie Nylon-Mesh mit 40 μm Poren in 9,5 x 8,5 cm Stücke. Schneiden Sie so viele Stücke wie Container.</li>
		<li>Kleben Sie die Nylon-Netzgewebe extern auf den Containern um beide Öffnungen mit etwas Überstand in das Gewebe mit hoher Festigkeit, industrielle Heißkleber zu decken.</li>
		<li>Wenn die Verhinderung der Bewegung des Wassers benötigt wird, bin so wie bei der Verwendung von wasserlöslichen Nährstoffe oder stabile Isotope, die Nylon Mesh Schicht mit einem hydrophoben Membran31,32 (Table of Materials) abdecken, die ermöglicht Pilz Hyphen übergeben Sie, sondern nur die Bewegung von Wasserdampf und nicht flüssiges Wasser.</li>
		<li>Ort der Heißkleber um die Öffnungen für den Container und entlang den langen Kanten von Nylon-Netzgewebe. Rollen Sie den Behälter auf den Stoff zu vermeiden, Finger verbrennen. Fügen Sie eine Schicht Kleber entlang der Stoffkante, wo das Netz überlappen Kanten. Drücken Sie den Rand auf einige Kartons zu fest versiegeln. Rollen Sie immer konstant in eine Richtung, die die gleiche Drehrichtung der fertigen Container in Töpfe oder Mikrokosmen werden, so dass die überlappenden Netzkante nicht potentiell in das Substrat Graben geschoben werden.</li>
		<li>Sobald der Klebstoff abgekühlt ist, kleben Sie die oberen und unteren Enden des Gewebes auf den Container, lose Kanten und Rippen mit einem flexiblen Band, wie z. B. Elektriker Band zu verhindern.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Mit dem gleichen Band wie in Schritt 1.2.5, decken Sie die kleinen Löcher an den Seiten des konischen Ende (nicht das Loch an der Spitze des unteren) jedes Behälters Wurzelwachstum aus dem Behälter in den Rest des Pot/Mikrokosmos zu verhindern.</li>
	<li>Um Bodenverlust zu verhindern und gleichzeitig Entwässerung, setzen Sie einen Glas Marmor am unteren Rand jedes Containers.</li>
	<li>Verwenden Sie für eine Kontrolle der Behandlung, die nicht mögliche für eine CMN zwischen Pflanzen solide, unveränderten Behälter (Abbildung 1A).</li>
</ol>2. Montage der Töpfe oder Mikrokosmen, die konischen Enden der Container passen
<ol><li>Container in einer festen Position aufrecht stehen und haben richtige Drainage, einen Topf umdrehen, so dass die Unterseite nach oben zu gewährleisten. Um den Boden des Topfes, verlassen eine kleine Lippe für Unterstützung, mit einem Säbel-Säge geschnitten.</li>
	<li>Vorbereitung von Polystyrol-Hartschaum<ol>
<li>Geschnitten Sie Polystyrol-Hartschaum, ca. 36 mm dick, auf den gleichen Durchmesser wie der Boden des Topfes mit einer Bandsäge mit einem Kreis-Schnittvorrichtung.</li>
		<li>Bohrungen in den Schaum mit einer Bohrmaschine und 19 mm Loch sah (ohne zentrale Spiralbohrer) in das Muster, in dem die Container positioniert werden.</li>
		<li>Für ein Ziel-Pflanze-Experiment eine zentrale Bohrung mit gleichmäßig angeordneten Löchern für benachbarte Personen um ihn herum. Platz sechs Löcher für einen Topf mit einem Durchmesser von 15,5 cm 12 mm auseinander, um den Umfang der ein 11 cm Durchmesser-Kreis (Abbildung 1 b).</li>
		<li>Legen Sie die Löcher, Hexagonal oder in quadratischer Anordnung (Abbildung 1, D) für ein Mikrokosmos-Experiment.</li>
	</ol>
</li>
</ol>(3) Befüllung der Container und Töpfe mit Erde und Sand-Gemische
<ol><li>Wählen Sie eine gewünschte Erdmischung und fügen bin Pilz Feld-gesammelt oder Topf kultiviert Inokulum auf den Boden durch gleichmäßig mischen gehackte Wurzel-Stücke (1 – 2 cm lang) gründlich mit dem Boden. Mischen Sie den gewünschten Boden mit einem unfruchtbaren Kieselsäure Sand oder Glas Perlen um die Konzentration von mineralischen Nährstoffe pflanzenverfügbar zu verringern.</li>
	<li>Positionieren Sie die gefüllten Behälter in gebohrten Schaum oder Mikrokosmos unten und füllen Sie den Zwischenraum mit einem unfruchtbaren Substrat.</li>
	<li>Füllen Sie den Zwischenraum zwischen Containern mit nährstoffarmen Quarzsand-Mischung mit einem Trichter, bei der kleine Räume zu füllen. Auf ausreichende Drainage zu gewährleisten und die Textur des Bodens zu imitieren, mittlere Partikelgröße Sand, z. B. 6-20 Grad, mit kleiner Partikelgröße Sand, z. B. 30-65 Grad, in einen Betonmischer mischen.</li>
</ol>4. Einrichtung der CMNs in Töpfen/Mikrokosmen
<ol><li>Pflanzen Sie Vorbehandlung "Krankenschwester" die gewünschten Arten in jedem Behälter, AM-Pilze zu erhalten, so dass sie können die Container verteilt und CMNs zu etablieren.</li>
	<li>Wenn alle Container Sämlinge hergestellt haben, entfernen Sie Triebe durch clipping, so, dass nur eine Person in jedem Container bleibt.</li>
	<li>2-3 Monate für Pflanzenwachstum und CMN Einrichtung zu ermöglichen.</li>
</ol>5. Einrichtung von Versuchseinrichtungen und Behandlungen
<ol><li>Säen Sie experimentelle Pflanzen durch Aussaat oder Pflanzung in Containern. Aussaat, warten Sie bis alle Container gekeimten Sämling haben bevor Sie Vorbehandlung Krankenschwester Pflanzen durch Zuschneiden ihrer Triebe entfernen. Wenn Umpflanzen, clip alle Vorbehandlung Pflanzen vor der Verpflanzung experimentelle Sämlinge um unerwünschte Wirkungen zu verhindern.</li>
	<li>CMN Behandlungen zu etablieren, indem entweder verlassen die Container nicht für die Dauer des Experiments (intakt CMNs) verschoben oder drehen sie wöchentliche Hyphen Erweiterung unter der modifizierten Container (abgetrennte CMNs; physisch zu durchtrennen Abbildung 1A). Bei der CMNs trennte, drehen Sie jeden Container durch eine volle Umdrehung zur Vermeidung unbeabsichtigt verändern oberirdische Interaktionen, besonders nach Südskandinavien Pflanzen.</li>
	<li>Stark Wasser alle Töpfe oder Mikrokosmen sofort nach der Drehung zum Kontakt zwischen dem interstitiellen Substrat und die Seiten der Container wiederherzustellen.</li>
</ol>6. Verfolgung von mineralischen Nährstoffen Bewegung über CMNs
<ol><li>Benachbarten Pflanzen düngen mit 0,5 % angereichert 15N KNO3 und NH4Cl.</li>
	<li>Düngen Sie das Ziel-Individuum mit einem 14N-Dünger von gleicher Konzentration.</li>
</ol>7. Überwachung und Wartung des Experiments
<ol><li>Regelmäßig (bei mindestens einmal pro Monat) zufällig wieder die Positionen der Töpfe oder Mikrokosmen im Laufe des Experiments.</li>
	<li>Wöchentlich wie Höhe zu messen oder längste Blatt Länge (für Gräser) um zu überwachen, wenn Wachstum beginnt zu verlangsamen, weil es wichtig ist zu ernten, bevor die Pflanzen Wurzeln gebunden werden.</li>
</ol>8. Ernte des Experiments
<ol><li>Clip-alle oberirdisches Gewebe und Einzelpflanzen in beschriftete Umschläge, die ihre Behandlung, Topf oder Mikrokosmos und Position zu identifizieren.</li>
	<li>Trocknen Sie oberirdische Gewebe bei 60 ° C zur Gewichtskonstanz. Das Trockengewicht von jedes Pflanzengewebe zu messen.</li>
	<li>Lassen Sie die Erde zu trocknen, bevor die Container zu extrahieren und Ernte der Wurzeln.</li>
	<li>Vorsichtig Bürsten Sie ab, so viel wie möglich von der Wurzelsysteme beschmutzen und Sie sie in einer Pfanne Wasser oder unter einem sanften Strahl des Wassers auf ein Sieb von 250 µm Porengröße waschen.</li>
	<li>Lassen Sie die Wurzeln an der Luft trocknen und wiegen das ganze Wurzelsystem.</li>
	<li>Schneiden Sie das Wurzelsystem planlos und speichern Sie die Wurzel-Fragmente in 50 % igem Ethanol. Nachdem sie33gefärbt sind, verwenden Sie diese Fragmente für die Quantifizierung der Wurzel Kolonisation mit Gitternetzlinie Schnittpunkt-Methode34.</li>
	<li>Erneut wiegen Sie die restlichen Wurzelsystem und bewahren Sie es an eine beschriftete Papierumschlag bei 60 ° C zur Beurteilung der Trockengewicht trocknen. Verwenden Sie die folgende Gleichung, um das Gewicht des gesamten Wurzelsystems zu berechnen:</li>
</ol><img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59338/59338eq1v2.jpg" style="opacity: 0.9;">
9. mineralischen Nährstoffen und stabilen Isotop Analysen
<ol><li>Gruppieren Sie die Sämlinge von Biomasse in "Dezile" oder 10 Gruppen, "Octiles" oder 8 Gruppen, "Quartile" oder vier Gruppen, etc. nach Rang-bestellen sie nach Gewicht wenn die Gewebe-Menge zu niedrig für die Mindestanforderungen für die Verdauung ist, mineralische Nährstoffe bestimmen Konzentrationen.</li>
	<li>Senden Sie Blatt-Proben zu einem vertraglich vereinbarten Labor für mineralischen Nährstoffen und stabilen Isotopen-Analysen (Table of Materials).<ol>
<li>Beschreiben Sie isotopischen Überfluß mit dem folgenden üblichen Ausdruck: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59338/59338eq2v2.jpg"> wo R repräsentiert 15N /14N Verhältnis einer Probe oder von der Norm, die atmosphärische N.</li>
		<li>Benutzen die nicht veränderten, solide Container Behandlung dienen als Kontrolle für Hintergrund- 15N-Verhältnisse in der folgenden Gleichung der Massenbilanz bei der Quantifizierung des Betrags von 15N von einem Ziel-Werk in aufgegriffen durchtrennt oder intakt CMN Behandlungen: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59338/59338eq3v2.jpg" style="opacity: 0.9;"> wo δ15N stellt die isotopische Fülle Ziele, Nachbarn und Ziel-Pflanzen in der keine CMN-Behandlung und x dar (als Dezimalbruch) Prozent Stickstoff erhalten von der Ziel-Pflanze vom Nachbar Container Label hinzugefügt wurde. Werte für δ15NNachbarn werden für jedes Ziel Werk Compositing Nachbarn erhalten.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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</ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Unsere Ergebnisse bestätigen, dass unsere gedrehte Kern-Methode stark auf die Rolle der CMNs in unterirdischer Pflanze Interaktionen konzentrieren kann. Es gibt mehrere wichtige Schritte im Protokoll, jedoch, die verändert, Potenzial, die Fähigkeit zu CMN Auswirkungen erkennen zu beeinflussen. Es ist entscheidend für die interstitielle Bereich umgebenden Behälter mit einem nährstoffarmen Medium zu füllen. In unserem erfolglosen, gedreht-Kern Ziel Pflanze Experiment mit Guave Baumsetzlingen, zwar gab es eine deutliche Red...

Arbuskulären Mykorrhiza (AM) Pilze Pflanzen in der Besiedlung des Landes 460 Millionen Jahren unterstützt1 und heute sind sie allgegenwärtig Symbionten von den meisten Pflanzen2, Wachstum mit lebenswichtigen Mineralstoffen vorsieht. Die dünnen, fadenförmigen Hyphen von Pilzen AM Futter für mineralische Nährstoffe über Nährstoffverarmung Zonen in der Nähe von Wurzeln, oft zu begegnen und besiedeln die Wurzelsysteme der Pflanzen in einem "gemeinsamen Mykorrhiza Netzwerk" benachbarten (CMN). Gemeinsamen Mykorrhiza Netze können auch bilden, wenn Pilz Germlings Join Netzwerke3 etablierte, oder wenn Hyphen bin verschmelzen (anastomosieren) mit Sicht Hyphen4,5,6,7. Das Ausmaß dieser extraradical Hyphen im Boden ist enorm, mit extraradical Hyphen bilden 20 % bis 30 % der gesamten Boden mikrobielle Biomasse in Prärie und Weide Böden8 und stretching für 111 M·cm-3 in ungestörten Grünland9 .
Gemeinsamen Mykorrhiza Netze partitionieren mineralische Nährstoffen zwischen miteinander verbundenen benachbarten Pflanzen10,11,12,13. Pflanzen erhalten bis zu 80 % ihrer Phosphor und 25 % von ihren Stickstoffbedarf von AM-Pilze, gleichzeitig bis zu 20 % ihrer gesamten festen Kohlenstoff zu den Pilzen in14zurück. Aktuelle in-vitro-Wurzel Orgel Kultur arbeiten hat festgestellt, dass CMNs bevorzugt mineralische Nährstoffe mit Host Wurzeln auszutauschen, die die meisten Carbon zu den Pilzen11,12bieten. Darüber hinaus können verschiedene Arten von AM-Pilze in ihrer Qualität als Symbiosepartner, mit einigen Pilzen den Austausch mehr Phosphor für weniger Kohlenstoff als andere15abweichen. Zwar Wurzel Orgel Kulturen vorteilhaft Modelle für die Uhr Symbiose zu studieren, weil sie sorgfältig kontrollierten Umgebungen und die Fähigkeit, direkt beobachten Bodenaggregaten Zusammenhänge darstellen, enthalten sie photosynthetischen Triebe nicht die Auswirkungen auf wichtige physiologische Prozesse wie Photosynthese, Transpiration und tagaktiv Änderungen, Waschbecken sowie konstituierenden Kohlenstoff und Mineral-Nährstoff.
In der Natur erschließen Sämlinge höchstwahrscheinlich bereits etablierten CMNs. Bis vor kurzem, haben jedoch Wissenschaftler nur die Auswirkungen von AM-Pilze auf Pflanzenernährung untersucht durch den Anbau von Pflanzen mit und ohne AM-Pilze, oft mit einer einzigen Art von AM Pilz. Obwohl diese Arbeit enorm informativ zu unserem Verständnis der arbuskulären Mykorrhiza wurde, hat diese Methode die möglicherweise entscheidende Rolle übersehen, die CMNs in Interaktionen zwischen miteinander verbundenen Wirtspflanzen haben können. Vor allem interagieren Pflanzen, die stark abhängig von AM-Pilze für Wachstum sind minimal, ohne AM Pilze16,17, möglicherweise verwirrende unsere Interpretation AM Pilz-vermittelten Wechselwirkungen bei als "Bedienelemente" baseline Referenz.
Wir schlagen einen gedreht-Core-Ansatz zur Untersuchung der Rolle der CMNs in Pflanze-Interaktionen und Strukturierung der Bevölkerung. Unser Ansatz ahmt Komponenten AM Symbiose in der Natur, weil ganze Pflanzen Join etablierte CMNs und alle Pflanzen mit AM-Pilze angebaut werden. Durch das Entfernen der Wurzel Interaktionen, konzentriert sich unsere Methodik speziell auf Interaktionen von AM-Pilze gleichzeitig auch mineralische Nährstoffe Bewegung innerhalb CMNs vermittelt. Unser Ansatz baut auf früheren Arbeiten, die gedrehte Adern sowohl im Gewächshaus als auch im Bereich verwendet hat, um AM realistisch Funktionsweise zu verstehen.
Die gedrehte Kern-Methode wurde in der Literatur als eine Methode zu manipulieren, extraradical Hyphen18,19,20,21, und es hatte mehrere Reinkarnationen je nach Zielsetzung über den letzten zwei Jahrzehnten. Zunächst Netzbeutel oder Barrieren, so dass im Wachstum der Hyphen wurden zur Bereitstellung von Wurzel-freie Fächer um die Höhe der arbuskulären Mykorrhiza Hyphen in den Boden22,23zu quantifizieren. Dann entwickelten sich zylindrische Kerne des Bodens eingeschlossen in starre Wasserleitungen oder Kunststoff-Schläuche mit Schlitzen von Hyphen, aber keine Wurzeln in einem Nylon-Mesh durchlässig abgedeckt. Diese könnte leicht gedreht werden, um extraradical Myzelien18,24,25stören. Die gedrehten Adern wurden zwischen Pflanzen und Boden Bodenaggregaten Längen pro Gramm Boden18, 13C Fluten extraradical Myzelien24oder Phosphoraufnahme von Pflanze-freie Kerne waren quantifizierte18. Eine andere Verwendung von solcher Kerne wollte wachsen Pflanzen in ihnen im Feld zur Besiedlung der Wurzeln zu reduzieren, indem Sie AM-Pilze durch häufige Bodenaggregaten Unterbrechung als Alternative zur Sterilisation oder die Anwendung von Fungiziden, die indirekte Auswirkungen auf die organischen Böden haben Materie und andere Mikroben-18.
Bodenaggregaten Netz Barriere Ansatz wurde zur Untersuchung Nährstoff Partitionierung und Pflanzen Interaktionen über CMNs, aber in rechteckigen Mikrokosmen statt mit gedrehten Kerne. Walder Et Al.26 untersucht Wechselwirkungen zwischen Linum Usitatissimum (Lein) und Sorghum bicolor (Hirse) durch Verfolgung der mineralischen Nährstoff für Austausch von Kohlenstoff über CMNs entweder AM-Pilze Rhizophagus Isotope Irregularis oder Funneliformis Mosseae26. Die Mikrokosmen in ihrer Studie umfasste Pflanze Fächer getrennt durch mesh Barrieren, Bodenaggregaten Fächer nur zugänglich für Mykorrhiza Hyphen und beschrifteten Bodenaggregaten Fächer, die stabile und radioaktive Isotope enthalten. Als Steuerelemente die Studie Behandlungen ohne Mykorrhiza-Pilzen eingesetzt. Song Et Al.27 verwendet einen ähnlichen Ansatz, um die Pflanze zu finden, die Signale nur bei etablierten CMNs F. Mosseae durchgeführt werden können, wenn eine Pflanze durch pilzliche Erreger infiziert war. Auch Netz ähnlich Walder Et Al.26, Merrild Et Al.28 Pflanzen in einzelnen Fächern getrennt durch wuchs, Anlagenleistung von Solanum Lycopersicum (Tomate) Sämlinge durch CMNs verbunden, um eine große Cucumis zu untersuchen Sativus (Gurke) Pflanze, die eine reiche Kohlenstoffquelle vertreten. Sie benutzten auch Behandlungen ohne Mykorrhiza-Pilze statt Abbruch CMNs28. In einem zweiten, Verwandte Experiment wurden Carbon für Phosphor Austausch wurde geprüft mit Mesh-Taschen mit 32s. Mikrokosmen mit Bodenaggregaten Netz Barrieren beschriftet und CMN severing als Behandlung von Janos Et Al.29, der wettbewerbsfähig untersucht Wechselwirkungen zwischen Sämlinge der Savanne Baumarten Eucalyptus Tetrodonta und Transplantationen von Regenwald Baum, Litsea Glutinosa. In diesem Studie, Janos Et Al.29 Fächer mit Sämlinge wenige Zentimeter, Schiebe-Schichten von Masche Bodenaggregaten Verbindungen29brechen gegeneinander aufgehoben.
Der letzte Schritt in der Evolution der gedrehten Kern Methode bestand darin, wachsen Pflanzen im Inneren Kerne, die in Töpfen oder Mikrokosmen20,30. Wyss30 verwendet gedrehte Kerne, um festzustellen, ob extraradical AM Myzel Pinus Elliottii Sämlinge besiedeln könnte bei der Verbreitung von einem Spender oder "Krankenschwester" AM Wirtspflanze, Tamarindus Indicaund wie extraradical Myzel von Ektomykorrhiza Pilze Einflüsse Sämling Leistung. Große kommerzielle röhrenförmigen Sämling-Container (Table of Materials) in Mikrokosmen waren entweder Vollkunststoff (keine CMNs) oder geschlitzt und mit einer hydrophoben Membran abgedeckt. Geschlitzte Sämling-Container wurden entweder nicht gedreht (intakt CMNs) oder so gedreht, dass um etablierte CMNs. gedreht Kerne mit verschiedenen Netz-Barriere zu trennen, die Größen von Babikova Et Al.20 verwendet wurden, um zu untersuchen, unterirdischer Signalisierung durch CMNs unter Vicia Faba (Bohne) Pflanzen. In ihrer Studie wurde eine zentrale Spender-Werk in 30 cm Durchmesser Mesokosmen Wurzeln und Hyphen (kein Hindernis) oder nur durch CMNs gegründet durch ein 40 μm-Netz miteinander verbunden. Zentralanlagen wurden getrennt von Interaktionen mit benachbarten Pflanzen durch Rotation der Netz-geschlossenen Kerne oder CMNs von einem feinmaschigen 0,5 μm umschließt den Kern gehindert wurden.
Hier präsentieren wir Ihnen eine Methode, die vorherige gedreht-Core Ansätze zu prüfen, den Einfluss der CMNs auf direkte Pflanze Interaktionen kombiniert mit stabilen Isotopen Tracing miteinander verbindet. Unsere Methode verwendet einen "Ziel-Anlage"-Ansatz, in dem das zentrale Werk des Interesses von benachbarten Pflanzen umgeben ist. Pflanzen sind nicht veränderten Vollkunststoff oder innen drehbaren Sämling-Container, die sind geschlitzt und mit Nylon-Siebdruck-Mesh, hydrophoben Membran bedeckt gewachsen sind. Gemeinsamen Mykorrhiza Netze sind einmal in der Woche getrennt intakt gehalten oder stabile Isotope 15N Spur der Bewegung von Stickstoff von Nachbarn gedrehte Adern zum Leitziel Werk. Vergleicht man die Größe des Werks mit mineralischen Nährstoffen und stabilen Isotop Aufnahme, bewerten wir welche Pflanzen können profitieren oder leiden an CMNs in Interaktionen zwischen Wirtspflanzen.

<table><tbody><tr><td>Kommerzieller Behälter für röhrenförmige Setzlinge (im Manuskript als "Behälter" bezeichnet)</td><td>Stuewe and Sons, Inc</td><td>Ray Leach Cone-tainer & Handel;</td><td>RLC3U</td></tr><tr><td>Kurs Glasperlen</td><td>Industrial Supply, Inc.</td><td>12/20 Sieb</td><td>Größe #1</td></tr><tr><td>Kurs Quarzsand</td><td>Florida Quarzglas Sand</td><td>6/20 50lb Säcke</td><td>Keine</td></tr><tr><td>Feine Glasperlen</td><td>Black</td><td>Beauty Black Beauty FINE Zerkleinertes Glas Schleifmittel (50 lbs)</td><td>BB-Glas-Feine</td></tr><tr><td>Hydrophobe Membran</td><td>Gore-tex</td><td>Keine</td><td>Keine Große</td></tr><tr><td>kommerzielle röhrenförmige Sämlingsbehälter</td><td>Stuewe and Sons, Inc.</td><td>Deepot & Handel;</td><td>D16L</td></tr><tr><td>Mittlerer Quarzsand</td><td>Florida Quarzsand</td><td>30/65 50 lb Säcke</td><td>Keine</td></tr><tr><td>Nylonnetz</td><td>Tube Lite Company, Inc.</td><td>Siebdruck</td><td>LE7-380-34d PW YEL 60/62 SEFAR LE PECAP POLYESTER</td></tr><tr><td>Einrichtung für Boden- und Blattnährstoffanalysen</td><td>an der Kansas State University Bodenprüflabor</td><td>Keine</td><td>Keine</td></tr><tr><td>Stabile Isotopenkernanlage</td><td>Universität von Miami</td><td>Keine</td><td></td></tr></tbody></table> Keine

untersuchung der pflanze interaktionen netzübergreifend gemeinsame mykorrhiza mit gedrehten kerne

Investigation of Plant Interactions Across Common Mycorrhizal Networks Using Rotated Cores

Arbuskulären Mykorrhiza (AM) Pilze zu beeinflussen, mineralische Nährstoffaufnahme der Pflanze und das Wachstum, daher, sie haben das Potenzial, Pflanze-Interaktionen zu beeinflussen. Die Macht ihres Einflusses findet in extraradical Myzelien, die darüber hinaus Nährstoffverarmung Zonen verteilt in der Nähe von Wurzeln, Personen innerhalb eines gemeinsamen Mykorrhiza-Netzwerks (CMN) letztlich miteinander zu verbinden. Die meisten Experimente haben allerdings die Rolle des AM-Pilze in Pflanze-Interaktionen durch den Anbau von Pflanzen mit vs. ohne Mykorrhiza-Pilze, eine Methode, die nicht explizit die Rolle der CMNs untersucht. Hier schlagen wir eine Methode, die CMNs um ihre Rolle in der Pflanze-Interaktionen zu untersuchen manipuliert. Unsere Methode nutzt modifizierte Container mit konischen Böden mit einem Nylon-Mesh und/oder hydrophoben Material über geschlitzte Öffnungen, 15N-Dünger und nährstoffarme interstitielle Sand. CMNs sind entweder Links intakt zwischen interagierenden Individuen, abgetrennt durch Rotation von Containern oder daran gehindert, durch eine feste Barriere bilden. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass rotierende Behälter ausreichend ist, um CMNs zu stören und zu verhindern, dass ihre Auswirkungen auf Pflanze-Interaktionen über CMNs. Unser Ansatz ist vorteilhaft, weil es imitiert Aspekte der Natur, wie Sämlinge Erschließung bereits etablierten CMNs und die Verwendung einer Reihe von AM-Pilze, die vielfältigen Vorteile bieten kann. Obwohl unser Experiment zur Untersuchung von Pflanzen an den Keimlings begrenzt ist, können Pflanzen Interaktionen über CMNs mit unserem Ansatz die biologische Fragen über das Funktionieren der CMNs in Ökosystemen zu untersuchen daher angewendet werden können erkannt werden.

Um festzustellen, wie CMNs Anlagenleistung durch Nährstoff Partitionierung beeinflussen können, sind wir gewachsen Andropogon Gerardii Vitman, eine dominante Präriegras in einem Ziel-Pflanze-Experiment mit 6 gleichmäßig verteilte Nachbarn und intakt, abgetrennten, oder keine CMNs. Wir fanden, dass Durchtrennung oder Verhinderung CMNs vermindert Ziele oberirdische trockene Gewichte (Abbildung 2), was darauf hindeutet, dass intakte CMNs Pflanzenwachstu...

Die meisten Pflanzen innerhalb der Gemeinschaften, die wahrscheinlich durch arbuskulären Mykorrhizapilze (AM) miteinander verbunden sind, sondern Vermittlung von Pflanze-Interaktionen von ihnen wurde vor allem durch wachsende Pflanzen mit vs. ohne Mykorrhizen untersucht. Wir präsentieren Ihnen eine Methode zur gemeinsamen Mykorrhiza Netze unter Mykorrhiza Pflanzen zu untersuchen, deren Folgen für die Pflanze-Interaktionen zu manipulieren.

Untersuchung der Pflanze Interaktionen netzübergreifend gemeinsame Mykorrhiza mit gedrehten Kerne

Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi influence plant mineral nutrient uptake and growth, hence, they have the potential to influence plant interactions. The ...

Die meisten Pflanzen in der Natur sind wahrscheinlich durch symbiotische Wurzel-bewohnende Pilze verbunden, die Mykorrhizapilze genannt werden. Diese Methode untersucht explizit, wie gemeinsame Mykorrhizanetzwerke die Wechselwirkungen von Pflanzen und die daraus resultierenden ökologischen Folgen beeinflussen. Mit dieser Methode können wir explizit die Rolle der gemeinsamen Mykorrhiza-Netzwerke untersuchen, während alle Pflanzen durch Pilze besiedelt werden können, im Gegensatz zum Ausschluss von Pilzen, was zu schlecht wachsenden Pflanzen führt.Um mit der Modisierung kommerzieller Rohrsämlingsbehälter mit flexiblem Kunststoff zu beginnen, verwenden Sie eine Bohrmaschine und halten Sie den Behälter gegen einen Zaun auf der Bohrmaschine, und halten Sie einen Stopp mit einem kurzen Dübel, der in den Behälter passt, um ihn beim Bohren an Ort und Stelle zu halten. Bohren Sie dann zwei Löcher, eines über dem anderen, in die Seiten des Behälters, so dass die Löcher etwa einen Zentimeter voneinander entfernt sind. Schneiden Sie das verbleibende dünne Stück Plastik zwischen den Löchern, um eine längliche Öffnung zu machen, etwa zwei Zentimeter breit und fünf Zentimeter lang.Wiederholen Sie das Schneiden dieser länglichen Öffnungen auf der gegenüberliegenden Seite des Behälters. Um die Schlitze mit Nylongewebe zu bedecken, schneiden Sie 40 Mikrometer Porengewebe in so viele 9,5 Zentimeter mal 8,5 Zentimeter große Stücke, wie es Behälter gibt. Dann, mit hochfesten industriellen Heißkleber, befestigen Sie das Nylongewebe extern auf den Behältern, um beide Öffnungen zu bedecken, mit einigen leichten Überlappungen im Gewebe.Tragen Sie Heißkleber um die Öffnungen auf dem Behälter und entlang der langen Kanten auf dem Nylongewebe auf, und rollen Sie den Behälter auf das Nylongewebe und die hydrophobe Membran, wenn sie verwendet wird, um zu vermeiden, dass Ihre Finger verbrannt werden. Fügen Sie eine Leimschicht entlang der Gewebekante hinzu, an der sich die Netzkanten überlappen, und drücken Sie die Kante auf einen Karton, um sie fest zu versiegeln. Sobald der Kleber abgekühlt ist, verwenden Sie flexibles Klebeband, um die oberen und unteren Enden des Gewebes am Behälter zu befestigen, um lose Kanten und Rippen zu verhindern.Mit dem gleichen Band, decken Sie die kleinen Löcher an den Seiten des konischen Endes jedes Behälters, um Wurzelwachstum aus dem Behälter in den Rest des Topfes zu verhindern. Legen Sie einen Glasmarmor in den Boden jedes Behälters, um Bodenverlust zu verhindern, während Sie Dieentwässerung bieten, und montieren Sie dann Töpfe, wie im Manuskript beschrieben. Verwenden Sie feste, unveränderte Behälter für eine Kontrollbehandlung, die kein Potenzial für die Bildung eines CMN zwischen Pflanzen beinhaltet.FÜGEN Sie AM Pilz inoculum in den Boden, indem Sie 1,2 Zentimeter lange gehackte Wurzelstücke gleichmäßig mit dem Boden vermischen. Wählen Sie einen gewünschten Boden gemischt mit einem unfruchtbaren Kieselsäuresand oder Glasperlen, um die Konzentration von Mineralstoffen, die Pflanzen zur Verfügung stehen, zu verringern. Positionieren Sie die gefüllten Behälter in zuvor konstruiertem Gebohrschaum in den Töpfen.Um nährstoffarme Kieselsäure Sand Mischung aus ausreichender Drainage zu machen, mischen Mittlere Partikel Größe Sand mit kleinen Partikelgröße Sand in einem Zementmischer. Füllen Sie den interstitiellen Raum mit dieser Mischung mit einem Trichter, um kleine Räume zu füllen. Als nächstes, Transplantation Vorbehandlung, oder so genannte Pflegepflanzen, der gewünschten Art in jedem Behälter, um AM Pilze zu erhalten, die unter den Behältern verbreiten und gemeinsame Mykorrhiza-Netzwerke zu etablieren.Wachsen Sie die Pflanzen für zwei bis drei Monate bei etwa 24 Grad Celsius in einem Gewächshaus, um die CMN-Niederlassung zu ermöglichen. Nähen Sie Versuchspflanzen durch Aussaat in Behälter. Warten Sie, bis alle Behälter gesäte Sämlinge haben, bevor Sie Vorbehandlung KrankenschwesterPflanzen entfernen, durch Clipping ihre Triebe.Um CMN-Behandlungen einzurichten, lassen Sie einige Behälter für die Dauer des Experiments nicht bewegt. Um die Hyphen, die sich zwischen den geänderten Containern ausdehnen, physisch zu trennen, drehen Sie einige der Container wöchentlich, um sicherzustellen, dass sie dies durch eine vollständige Drehung tun, um unbeabsichtigte Änderung der oberirdischen Interaktionen zu vermeiden. Unmittelbar nach der Rotation alle Töpfe stark gießen, um den Kontakt zwischen dem interstitiellen Substrat und den Seiten der Behälter wiederherzustellen.Das Einweichen aller Töpfe mit Wasser nach dem Abtrennen gemeinsamer Mykorrhizanetze ist entscheidend, um den Kontakt zwischen dem Behälter und dem interstitiellen Substrat wiederherzustellen und so eine unbeabsichtigte Belüftung der Behälter zu verhindern. Düngen benachbarter Pflanzen mit 0,5% Stickstoff 15 angereichertem Kaliumnitrat und Ammoniumchlorid. Düngen Sie das Zielindividuum mit einem Stickstoff 14 Dünger gleicher Konzentration.Re-randomisieren Sie die Positionen der Töpfe im Laufe des Experiments, mindestens monatlich. Messen Sie das Wachstum wöchentlich, indem Sie die längste Blattlänge messen, um zu überwachen, wann sich das Wachstum zu verlangsamen beginnt, und stellen Sie sicher, dass sie ernten, bevor die Pflanzen wurzelgebunden werden. Um zu ernten, schneiden Sie alle oberirdischen Gewebe, und legen Sie einzelne Pflanzen in Umschläge mit ihrer Behandlung, Topf, und Position gekennzeichnet.Dann trocknen Oberbodengewebe bei 60 Grad Celsius in einem erzwungenen Lufttrockenschrank, um konstantes Gewicht, und dann messen Sie das Trockengewicht jedes Pflanzengewebes. Lassen Sie den Boden zwei bis drei Tage trocknen, bevor Sie die Behälter entfernen und die Wurzeln ernten. Nach der Ernte so viel Erde wie möglich von den Wurzelsystemen abbürsten.Waschen Sie die Wurzeln auf einem Sieb mit 250 Mikron Porengröße, um Wurzelverlust zu vermeiden. Nachdem Sie die Wurzeln trocknen lassen, wiegen Sie das gesamte Wurzelsystem. Schneiden Sie das Wurzelsystem nach dem Zufallsprinzip ab, und legen Sie die Fragmente in 50% Ethanol.Das verbleibende Wurzelsystem erneut wiegen und in einem beschrifteten Papierumschlag aufbewahren, um bei 60 Grad Celsius für die Trockengewichtsbeurteilung zu trocknen. Beim Anbau von Andropogon gerardii Vitman in einem Zielpflanzenexperiment verringerte oder verhinderte die Abtrennung oder Verhinderung von CMNs das oberirdische Trockengewicht des Ziels, was darauf hindeutet, dass intakte CMNs das Pflanzenwachstum förderten. Pflanzen mit abgetrennten CMNs und keine CMNs reagierten ähnlich auf ihre Behandlungen.Der Wettbewerb, bei dem das Wachstum eines Individuums das Wachstum eines anderen Inland unterdrückt, wurde in der intakten CMN-Behandlung festgestellt, jedoch nicht bei den abgetrennten oder gar keinen CMN-Behandlungen. Gründliche Vergleiche verschiedener Mineralstoffblattgewebekonzentrationen im Vergleich zu den Reinen konzentrationen von Mangan wurden bei allen Behandlungen positiv mit den oberirdischen Trockengewichten der Zielpflanze in Verbindung gebracht. Zielpflanzengewebe wurde auf Stickstoff 15 in Blattgeweben im Vergleich zur Pflanzengröße untersucht, nachdem das Stickstoff-15-Etikett nur in die Container der Nachbarn gesetzt wurde.Zielpflanzen mit intakten CMNs wiesen höhere Stickstoffkonzentrationen von 15 im Vergleich zu beiden anderen Behandlungen auf. Intakte CMNs wiesen eine stark positive, deutlich unterschiedliche Steigung der Stickstoffmenge auf als die der abgetrennten CMN-Behandlung, was darauf hindeutet, dass große Pflanzen mehr Stickstoff aus CMNs erhielten, die in benachbarte Behälter gelangten, als kleine Zielpersonen. In einem Feldexperiment mit gedrehten Kernen aus PVC-Rohr hatte extraradikales Myzel jenseits von Rohren während des 13-monatigen Experiments wenig Einfluss auf das Wachstum von Seifenbeeren.Durch die Trennung von Rohren verringerten sich jedoch die Blattstickstoff-, Phosphor- und Kupferkonzentrationen, was im Wesentlichen durch die chlorotischen Pflanzen nachgewiesen wurde. Drehen Sie die Behälter in die gleiche Richtung, in der das Gewebe auf jeden Behälter geklebt wird, um ein Reißen des Gewebes zu vermeiden, und drehen Sie 360 Grad, um oberirdische Veränderungen an den Pflanzen zu reduzieren. Dieses Verfahren kann im Feld mit modifizierten PVC-Rohren mit sterilem Boden gefüllt verwendet werden, um die Rolle des extraradikalen Myzels bei der Wurzelbesiedlung und seinen Einfluss auf die Nährstoffaufnahme zu untersuchen.Diese Technik ermöglicht den Vergleich von Pflanzen mit gemeinsamen Mykorrhiza-Netzwerken, mit Mykorrhiza-Pflanzen, die nicht durch Netzwerke miteinander verbunden sind, anstatt mit kleinen Pflanzen ohne Mykorrhiza, wie es am häufigsten geschieht.

investigation-plant-interactions-across-common-mycorrhizal-networks

Research

Forschung

JoVE Journal

Environment

Umwelt

Das beschriebene hydroponische Kokultivierungssystem unterstützt intakte Pflanzen mit Metallgittersieb und kokultiviert sie mit Bakterien. Pflanzengewebe, Bakterien und sezernierte Moleküle können dann separat für nachgeschaltete Analysen geerntet werden, wobei gleichzeitig die molekularen Reaktionen sowohl der Pflanzenwirte als auch der interagierenden Mikroben oder Mikrobiome untersucht werden können.

Ein Hydroponisches Co-Kultivierungssystem zur gleichzeitigen und systematischen Analyse von Pflanzen- / Mikroben-Molecular-Wechselwirkungen und Signalgebung

Hier beschreiben wir ein Protokoll zur Amplikons Sequenzdaten von Boden, Rhizosphäre und Wurzel Endosphere mikrobiome zu erhalten. Diese Informationen kann verwendet werden, um die Zusammensetzung und Vielfalt der Anlage verbundenen mikrobieller Gemeinschaften zu untersuchen, und eignet sich für den Einsatz mit einer Vielzahl von Pflanzenarten.

Die Wurzel Mikrobiom zu erkunden: Extrahieren von Bakteriengemeinschaft Daten aus dem Boden, die Rhizosphäre und die Wurzel Endosphere

Ausgrabung der Pflanzenwurzeln aus dem Bereich sowie Verarbeitung von Proben in Endosphere, Rhizosphäre und Boden sind im Detail beschrieben, einschließlich DNA-Extraktion und Analyse-Methoden. Dieses Papier soll anderen Labors, diese Techniken für die Untersuchung von Böden, Endosphere und Rhizosphäre mikrobiome zu ermöglichen.

Isolierung und Analyse der mikrobiellen Lebensgemeinschaften im Boden, Rhizosphäre und Wurzeln in mehrjährige Grass Experimente

Die Netzwerkanalyse wurde angewendet, um die Assoziation verschiedener ökologischer mikrobieller Gemeinschaften wie Boden, Wasser und Rhizosphäre zu bewerten. Hier wird ein Protokoll vorgestellt, wie der WGCNA-Algorithmus verwendet werden kann, um verschiedene Co-Occurrence-Netzwerke zu analysieren, die in den mikrobiellen Gemeinschaften aufgrund unterschiedlicher ökologischer Umgebungen auftreten können.

Divergenz von Wurzelmikrobiota in verschiedenen Lebensräumen basierend auf gewichteten Korrelationsnetzwerken

Dieses Protokoll enthält eine detaillierte Zusammenfassung der Strategien zur Beimpfung von Pflanzenwurzeln mit bodenbürtigen Mikroben. Am Beispiel der Pilze Verticillium longisporum und Verticillium dahliae werden drei verschiedene Wurzelinfektionssysteme beschrieben. Mögliche Anwendungen und mögliche nachgelagerte Analysen werden aufgezeigt und Vor- oder Nachteile für jedes System diskutiert.

Impfungsstrategien zur Infektion von Pflanzenwurzeln mit bodenbürtigen Mikroorganismen

Das Protokoll beschreibt hier die Methoden zur Beurteilung der arbuskulären Mykorrhiza-Besiedlungsmuster und -Strategien in Wurzeln für zwei Arten: Zea mays und Festuca rubra. Der Einsatz der MycoPatt-Methode ermöglicht die Berechnung von Parametern, die Umwandlung von Mykorrhizastrukturen in digitale Daten und die Kartierung ihrer realen Position in Wurzeln.

Mykorrhizakarten als Werkzeug zur Erforschung von Besiedlungsmustern und Pilzstrategien in den Wurzeln von Festuca rubra und Zea mays

Dieses Protokoll zielt darauf ab, detaillierte Verfahren zum Sammeln, Fixieren und Pflegen mykoheterotropher Pflanzenproben bereitzustellen, wobei verschiedene Mikroskopietechniken wie Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie, Licht-, Konfokal- und Fluoreszenzmikroskopie angewendet werden, um die Pilzbesiedlung in Pflanzengeweben und Samen zu untersuchen, die mit Mykorrhizapilzen gekeimt sind.

Mikroskopische Techniken zur Interpretation der Pilzbesiedlung in mykoheterotrophen Pflanzengeweben und der symbiotischen Keimung von Samen

Der vorliegende Artikel zielt darauf ab, detaillierte und adäquate Protokolle für die Isolierung pflanzenassoziierter endophytischer Pilze, die Langzeitkonservierung von Isolaten, die morphologische Charakterisierung und die Gesamt-DNA-Extraktion für die anschließende molekulare Identifizierung und metagenomische Analyse bereitzustellen.

Isolierung, Charakterisierung und Gesamt-DNA-Extraktion zur Identifizierung endophytischer Pilze in mykoheterotrophen Pflanzen

Hier beschreiben wir eine einfache und kostengünstige Technik zur Inokulation und Beobachtung von arbuskulären Mykorrhizapilzen in superabsorbierenden polymerbasierten autotrophen Systemen.

Inokulation und Beobachtung von arbuskulären Mykorrhizakulturen auf superabsorbierenden polymerbasierten autotrophen Systemen

Schnelle und präzise Erkennung von Krankheitserregern vor Ort, vor allem bodenbürtige Pflanzenpathogene, ist wichtig zur Vermeidung weiterer Inokulum Produktion und Verbreitung von Pflanzenkrankheiten im Feld. Die entwickelte Methode hier über eine tragbare Echtzeit-PCR-Detection-System ermöglicht vor Ort Diagnose unter Feldbedingungen.

Vor-Ort-molekulare Erkennung von bodenbürtige Phytopathogene mit einem tragbaren Echtzeit-PCR-System

Erfahren Sie, wie gemeinsame Mykorrhiza-Netzwerke Pflanzeninteraktionen beeinflussen. Diese Methode untersucht ökologische Konsequenzen durch modifizierte Samenbehälter mit gedrehten Kernen.

Untersuchung der Pflanze Interaktionen netzübergreifend gemeinsame Mykorrhiza mit gedrehten Kerne

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