פטריות מיקוריזה ארבוסקולריות (AM) הן קטגוריה של אנדופיטים הנישאים בקרקע ומהווים כל הזמן תחום עניין עבור חוקרים. נוכחותם בשורשים של רוב הצמחים ומעורבותם במחזורי חומרי מזון הופכת אותם למרכיבים חיוניים ביציבות של כל מערכת אקולוגית שבה נמצאים צמחים עשבוניים 1,2. באמצעות התפטיר החוץ-רדיקולרי שלהם, AM משמש כהרחבה פטרייתית לשורשי צמחים, במיוחד באזורים שקשה להגיע אליהם3. הפעילות העיקרית היא בשורשי צמחים מארחים, שם AM מפתחת רשתות גדולות של מקף ומבנים תוך-תאיים ספציפיים הנקראים ארבוסקולים. חוסר הספציפיות של המארח מאפשר לסימביונט ליישב מספר מינים בו זמנית. יכולת זו מספקת ל-AM את התפקיד של הקצאת משאבים וויסות חומרים מזינים במערכת האקולוגית; הפטרייה גם מספקת תמיכה בהישרדות הצמחים ומסייעת בביצועי הצמח 4,5,6,7. התגובה של מיני AM לשורשים מארחים נראית בהרחבה ובמיקום של התפטיר התוך-רדיקולרי והנוכחות והצורה של הארבוסקולים התפתחו תוך תאיים. הארבוסקולים התוך-תאיים משמשים כנקודת החלפה בין שני הסימביונטים ומייצגים אזורים המאופיינים בתהליכי העברה מהירים. המבנים שה-AM מייצרים הם תלויי מינים, ובנוסף לארבוסקולים, בשורשים, הם מפתחים גם שלפוחיות, נבגים ותאי עזר.
ישנם אתגרים רבים בהערכת סימביונטים של AM בשורשי צמחים 8,9. הראשון הוא ההתפתחות המתמדת שלהם במהלך כל תקופת הצמחייה של המארחים, מה שמוביל לשינויים מרובים במבנה הארבוסקולרי ההיפלי. השלבים השונים של הצמיחה הארבוסקולרית, עד לקריסתם, נמצאים בבירור בשורשים, אך מבני AM הסנסנטיים מתעכלים לפעמים, מה שהופך אותם לנראים רק באופן חלקי10. האתגר השני מיוצג על ידי שיטת הצביעה והפרוטוקול, המגוון הגדול של מערכות השורשים, ממד התאים שלהן וההבדלים בעובי, המקשים על הצעת שיטה אחידה. האתגר האחרון מיוצג על ידי הערכה וניקוד של קולוניזציה AM. ישנן שיטות רבות המבקיעות AM בדרגות שונות של אובייקטיביות, ורובן עדיין מוגבלות לטכניקות מיקרוסקופיה. הפשוטים מבוססים על נוכחות/היעדר מבנים בקליפת השורש, ואילו המורכבים יותר מבוססים על ניקוד חזותי ושימוש במחלקות קולוניזציה, תוך אינטגרציה של התדירות והעוצמה של תופעת הקולוניזציה. הרבה נתונים הופקו בעשורים האחרונים על מצב המיקוריזה של מינים מרובים, אך רוב השיטות מוגבלות לערך הנצפה של קולוניזציה מבלי להצביע על המיקום האמיתי של כל מבנה בקליפת השורש. כתגובה לצורך בתוצאות מדויקות יותר על התיישבות AM, פותחה שיטה המבוססת על ניתוח מיקרוסקופי של תבניות מיקוריזאליות (MycoPatt) בשורשים כדי להרכיב, בצורה דיגיטלית, את מפות המיקוריזאל המפורטות11. כמו כן, השיטה מאפשרת חישוב אובייקטיבי של פרמטרי קולוניזציה וקביעת המיקום בפועל של כל מבנה בשורש.
המיקום של מבנים פטרייתיים AM יכול להיות חשוב לענות על שתי השאלות הבאות. הראשון קשור לניתוח הקולוניזציה ברגע מסוים אחד ממחזור הצמחייה של הצמח. בהקשר זה, כדאי מאוד להתבונן בשפע הארבוסקולרי/שלפוחית, לדווח כיצד הם ממוקמים בשורש, ולספק תמונת קולוניזציה ופרמטרים ברורים מאוד. השני קשור לזיהוי אסטרטגיה פטרייתית והאוריינטציה שלה ואפילו לתחזית התפתחותה העתידית. יישום אחד של MycoPatt יכול להיות עבור צמחים מנותחים מדי יום, כל 2-3 ימים, מדי שבוע, או במהלך שלבי צמיחה שונים. בהקשר זה, מיקום הבועיות/ארבוסקולות חשוב כדי להבין טוב יותר את המנגנון הביולוגי של התיישבות AM. פרמטרים ותצפיות אלה שימושיים מאוד כדי להשלים את הפרמטרים המתמטיים.
מטרת מאמר זה היא להדגים את יכולתה של מערכת MycoPatt לחקור את הפוטנציאל והאסטרטגיה של התיישבות פטריות AM בשורשי Zea mays (תירס) בשלבי התפתחות שונים ובשורשי Festuca rubra (צואה אדומה) בתנאי הפריה ארוכי טווח שונים. כדי להגשים את המטרה נותחו שני מאגרי מידע גדולים משני ניסויים. ניסוי התירס נערך בקוג'וצ'נה (46°44′56" lat. N ו-23°50′0" אורך). E), בחווה הדידקטית הניסויית של האוניברסיטה למדעי החקלאות והרפואה הווטרינרית קלוז' על פאוזיום עם אדמה מרקם שמנמן12. ניסוי הצואה האדומה הוא חלק מאתר ניסוי גדול יותר שהוקם בשנת 2001 בגהשארי, הרי אפוסני (46°49'064" lat. N ו-22°81'418''' אורך). E), על אדמת פרלובוסול (טרה רוסה) סוג13,14. התירס נאסף בחמישה פנופאזות גדילה שונות12: B1 = 2-4 עלים (כנקודת בקרה לתחילת ההתיישבות המיקוריזאלית); B2 = 6 עלים; B3 = 8-10 עלים; B4 = היווצרות cob; B5 = בגרות פיזיולוגית. החל משלב 2-4 העלים (A0), הוחל טיפול אורגני, שהביא לגורם שני סיום (A1 = בקרה ו- A2 = מטופל). שורשים של צואה אדומה נאספו בפריחה מניסוי עם חמש הפריות ארוכות טווח13,14: V1 = בקרה, לא מופרית; V2 = 10 t·ha-1 זבל; V3 = 10 t·ha-1 זבל + 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 זבל + N 100 kg·ha-1, P 2 O5 50 kg·ha-1, K2O 50 kg·ha-1. בכל שלב נאספו חמישה צמחים מכל גרסת הפריה. פרוטוקולי הצביעה וביצועיהם מבחינת זמן עיבוד הדגימה ואיכות הכתמים נותחו. הקשר בין התפתחות AM hyphae לבין נוכחות המבנים שלו בשורשים נותח בנפרד עבור כל מין והמשיך בזיהוי השורשים המתירניים ביותר להתיישבות. דפוסי הקולוניזציה הספציפיים של כל מערכת שורשים נותחו על סמך מפות קולוניזציה והערך של פרמטרי AM.
תירס הוא צמח שנתי, אשר מרמז על צמיחה מתמשכת של השורשים, וזה היה הסיבה העיקרית ליישם את MycoPatt בשלבי הגידול. צואה אדומה היא צמח רב שנתי ממרעה שטופלה במשך זמן רב בדשנים שונים. לשורשיו יש התפתחות קצרה יותר של שנה, והאנתזה נחשבת לנקודת הצמחייה כאשר הצמח משנה את חילוף החומרים שלו מווגטטיבי לגנרטיבי. כדי לתפוס צמחים אלה במהלך תקופות פעילות אינטנסיביות אלה, נבחרו נקודות הזמן הנ"ל. דיגום בתקופת הצמחייה קשה למין זה כאשר הוא גדל בערבות טבעיות.