פרוטוקול זה מספק גישה פשוטה וקלה לשימוש לקביעת קצב ההתיישבות של פטריות מיקוריזה ארבוסקולריות (AMF) בשורשי צמחים פולשים.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מספק גישה פשוטה וקלה לשימוש לקביעת קצב ההתיישבות של פטריות מיקוריזה ארבוסקולריות (AMF) בשורשי צמחים פולשים.
פטריות מיקוריזה ארבוסקולריות (AMF) הן פטריות קרקע המופצות באופן נרחב במערכות אקולוגיות ויכולות ליצור אסוציאציות סימביוטיות (מיקוריזה) עם שורשי רוב הצמחים היבשתיים. צמחים מספקים מקורות פחמן ל-AMF באמצעות אסוציאציות מיקוריזה, בעוד שקורי AMF יכולים להרחיב את טווח ספיגת החומרים המזינים על ידי שורשים ולקדם את ספיגת חומרי המזון של הצמח. ישנם מינים רבים ושונים של AMF, והיחסים הסימביוטיים בין מינים שונים של AMF לבין צמחים שונים משתנים. צמחים פולשים יכולים להעשיר מיני AMF ביכולות סימביוטיות טובות יותר באמצעות הפרשות שורשים, לקדם את צמיחתם ובכך להגביר את ההתיישבות שלהם בשורשי צמחים פולשים. במקביל, צמחים פולשים יכולים גם לשבש את הקשר הסימביוטי בין AMF לצמחים מקומיים, ולהשפיע על קהילת הצמחים המקומית, שהיא אחד המנגנונים לפלישה מוצלחת של צמחים. קצב ההתיישבות של AMF בשורשי צמחים פולשים ומקומיים משקף בעקיפין את תפקידו של AMF בתהליך פלישת צמחים פולשים. בשיטה זו ניתן לעבד שורשי צמחים שנאספו ישירות או לשמור אותם בקיבוע לעיבוד אצווה מאוחר יותר. באמצעות הסרת צבע, החמצה, צביעה וטיפול בהימנעות של שורשים, ניתן לראות בבירור את הקורים, הנבגים והמבנים הארבוסקולריים של AMF במערכת השורשים. ניתן להשלים שיטה זו במעבדה בסיסית כדי לצפות ולחשב את קצב ההתיישבות של AMF במערכות השורשים של צמחים פולשים.
פטריות מיקוריזה נפוצות במערכות אקולוגיות טבעיות ויוצרות קשרים סימביוטיים עם שורשי רוב הצמחים, ויוצרות מיקוריזה1. אסוציאציות אלה מועילות הדדית, מכיוון שצמחים מספקים תרכובות פחמן קבועות פוטוסינתטיות כגון חומצות שומן וסוכרים כדי לתמוך בצמיחה של פטריות מיקוריזה, בעוד שהפטריות מגיבות על ידי אספקת חומרי מזון מינרליים כמו זרחן וחנקן לצמחים המארחים, ובכך מקדמות את צמיחת הצמח2. בהתבסס על סוגי המיקוריזה שלהם שנוצרו עם שורשי צמחים, ניתן לחלק את פטריות המיקוריזה לארבעה סוגים עיקריים: פטריות אקטומיקוריזה (ECM), פטריות מיקוריזה אריקואידיות (ERM), פטריות מיקוריזה סחלב (ORM) ופטריות מיקוריזה ארבוסקולריות (AM)1. ביניהם, לפטריות מיקוריזה ארבוסקולריות (AMF) יש את התפוצה הרחבה ביותר ויכולות ליצור אסוציאציות מיקוריזה עם למעלה מ-80% ממיני הצמחים 3,4.
AMF ממלא תפקיד מכריע בשיפור מחזור חומרי המזון בקרקע5, שיפור ספיגת חומרי המזון של הצמח6 וויסות התחרות והרצף של הצמחים. הם ממלאים תפקיד חשוב בתהליך פלישת מיני צמחים פולשים 7,8. AMF, המסווג תחת הפילום Mucoromycota9, מקיף יותר מ-250 מינים10. הקשרים הסימביוטיים הספציפיים בין מינים שונים של AMF וצמחים שונים עשויים להשתנות. למיני צמחים פולשים יש פוטנציאל לשנות את מגוון ה-AMF ולקדם את העשרת מיני AMF עם יכולות סימביוטיות טובות יותר התורמות ליתרון התחרותי שלהם במהלך גידול וקולוניזציה 8,11,12,13. הבנת הדינמיקה של AMF והאינטראקציות שלהם עם מיני צמחים פולשים חיונית להבנת המנגנונים העומדים בבסיס פלישות צמחים וההשפעות האקולוגיות שלהם.
מחקרים איכותניים של מיני AMF כוללים בדרך כלל שתי שיטות עיקריות. האחד הוא זיהוי מורפולוגי, כגון איסוף נבגי AMF מהקרקע בשיטות כמו צנטריפוגה רטובה של סינון סוכרוז, ולאחר מכן סיווג וכימות הנבגים על סמך המורפולוגיה שלהם14. השיטה השנייה כוללת טכניקות מולקולריות, הגברת אזורים שמורים של גנים AMF וריצוף שלהם לזיהוי15. עם זאת, שיטות אלו דורשות לעתים קרובות ניסיון רב בזיהוי מורפולוגי או משאבים כספיים גבוהים יותר. מצד שני, מחקרים כמותיים של שיעורי ההתיישבות ב-AMF, למרות שאינם מסוגלים לקבוע שינויים במיני AMF ובהרכבם, עדיין מספקים הערכה מקיפה של הקשר הסימביוטי בין AMF לצמחים. מחקרים כאלה חיוניים הן במחקר בסיסי והן בעבודת אימות לאחר מכן לניסויי חיסון.
ההתיישבות של AMF ממלאת תפקיד מכריע בקביעת חלוקת המשאבים בין מיני צמחים המתקיימים במקביל7. זה משקף את הבסיס והחוזק של הקשר הסימביוטי בין AMF לשורשי הצמח המארח. באותו בית גידול, מיני צמחים פולשים מציגים לעתים קרובות שיעורי קולוניזציה גבוהים יותר בהשוואה לצמחים מקומיים16,17. קולוניזציה מוגברת זו של AMF תורמת לפלישה מוצלחת של מינים פולשים כגון Ambrosia artemisiifolia18, Solidago canadensis19, Sapium sebiferum20, Ageratina adenophora21, Sphagneticola trilobata22 ו-Flaveria bidentis7. הבנת קצב ההתיישבות של AMF בשורשי צמחים פולשים מספקת בסיס לחשיפת המנגנונים המיקרוביאליים בקרקע העומדים בבסיס הפלישה המוצלחת של מינים אלה. חקירת קצב ההתיישבות של AMF בשורשי צמחים פולשים שופכת אור על ההשלכות האקולוגיות של אינטראקציות בין צמח למיקרוב ותורמת להבנת המנגנונים המניעים פלישות צמחים.
קביעת קצב ההתיישבות של AMF כרוכה בטכניקת מיקרוסקופ צביעה, הכוללת מספר שלבים: שימור שורשים, הבהרה, החמצה, צביעה, הימנעות ובדיקה מיקרוסקופית (איור משלים 1). במהלך העשורים האחרונים, חוקרים חקרו שיטות תצפית שונות עבור AMF ופיתחו טכניקות צביעה שונות. בשלבים המוקדמים, צביעה כחולה של טריפן הייתה בשימוש נרחב23,24. עם זאת, לשיטה זו יש מגבלות בשל הרעילות של טריפן כחול. צביעת פוקסין חומצה, לעומת זאת, היא שיטה נפוצה המספקת צבעים בהירים, ומציגה תוצאות צביעה אמינות ויציבות25. בנוסף, ניתן לעשות שימוש חוזר בתמיסת הצביעה, מה שהופך אותה לחסכונית יותר. שיעור הקולוניזציה נקבע בשיטת הצטלבות קו הרשת, המספקת תוצאות סטטיסטיות אובייקטיביות יותר בהשוואה לגישות אחרות26. שיטה זו מאופיינת בפשטותה, עלותה הנמוכה ודרישות הציוד המינימליות שלה, מה שהופך אותה לאפשרית לביצוע במסגרות מעבדה בסיסיות. הוא מציע גישה מעשית ונגישה להערכת קצב ההתיישבות של AMF ותורם להבנתנו את הקשרים הסימביוטיים בין AMF לשורשי צמחים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ערכנו ניסויים באמצעות צמח פולש אחד F. bidentis וצמח מקומי אחד Setaria viridis. שני הצמחים גודלו בחלקות ניסוי בבסיס הפיילוט למחקר מדעי Langfang של האקדמיה הסינית למדעי החקלאות (CAAS), הביי, סין. כל מין צמחים ניטע בנפרד בחלקות נפרדות, כאשר כל חלקה בגודל 2 מ' על 3 מ' ומרווח של מטר אחד בין החלקה. הצמחים הושארו לגדול באופן טבעי, ולאחר כחודשיים נאספו דגימות שורשים.
1. הכנת שורשים ושימורם
2. מכתים של השורשים
3. הימנעות ומיקרוסקופיה
4. חישוב קצב קולוניזציה
| טיפול | שקופית | מספר צמתים | ||||
| שלילי | קורים | ארבוסקולס | שלפוחיות | סך | ||
| דוגמה 1 | שקופית 1 | אנ1 | אח1 | אא1 | אV1 | אט1 |
| שקופית 2 | אנ2 | אח2 | אא2 | אV2 | אט2 | |
| שקופית 3 | אנ3 | אח3 | אא3 | אV3 | אט3 | |
| סך | אנ | אח | אא א | או | אט | |
טבלה 1: טבלה סטטיסטית של שיעורי קולוניזציה של פטריות מיקוריזה ארבוסקולרית. קיצורים: AH = מספר הצטלבויות עם קורים; AA = מספר הצטלבויות עם ארבוסקולים; AV = מספר הצטלבויות עם שלפוחית; AT = המספר הכולל של צמתים; AN = מספר הצטלבויות עם שורשים שאינם מיקוריזה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות הצביעה של שורשי הצמחים הפולשים בשיטה זו מוצגות באיור 1. המבנים (קורים, ארבוסקולים, נבגים ושלפוחיות) של AMF צבועים באדום, תאי קליפת השורש נצבעים באדום בהיר לאחר ההימנעות, והגליל המרכזי צבוע באדום. תוצאת הצביעה הזו מספיקה כדי להבחין בין המבנים הפטרייתיים מכיוון ש-AMF קיים בעיקר בקליפת הצמח. מתוצאת הצביעה ניתן להבחין במבנים ברורים כגון ארבוסקולים (A), קורים תוך-רדיקליים (IH), קורים חוץ-רדיקליים (EH), נבגים (S), שלפוחיות (V) והיפופודיה. ארבוסקולות ממוקמות בדרך כלל בתוך תאי קליפת המוח של ה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
האינטראקציות בין צמחים פולשים ל-AMF הן מורכבות ומגוונות. חקר האינטראקציות האלה חיוני להבנת ההצלחה של צמחים פולשים וההשפעות האקולוגיות שלהם. הם יכולים להשפיע על יכולת הפולש של צמחים, על המבנה והתפקוד של מערכות אקולוגיות בקרקע ועל התחרותיות של צמחים מקומיים. קצב ההתיישבות משמש כאינדיקטור חשוב לחקר הקשר בין צמחים פולשים ל-AMF. הוא מספק מדד כמותי לביסוס קשרים סימביוטיים, הערכת יכולות פולשניות, ניתוח השפעות אקולוגיות וחקר תחרות הדדית, ובכך מעמיק את הבנתנו את האינטראקצי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לסופרים אין מה לחשוף.
עבודה זו מומנה על ידי תוכנית המו"פ הלאומית של סין (2021YFD1400100, 2021YFC2600400 ו-2022YFC2601100), ועל ידי הקרן הלאומית למדע של סין (42207162).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 70% אלכוהול | שנחאי אלאדין ביוכימיה טכנולוגיה ושות', בע"מ | R433197 | |
| תמיסת חומצה אצטית | שנחאי אלאדין ביוכימיה טכנולוגיה ושות', בע"מ | A116166 | |
| חומצה פוקסין | שנחאי אלאדין ביוכימיה טכנולוגיה ושות', בע"מ | A104917 | |
| תמיסת פורמלדהיד, פורמלין | שנחאי אלאדין ביוכימיה טכנולוגיה ושות', בע"מ | F111941 | |
| גליצרול | שנחאי אלאדין ביוכימיה טכנולוגיה ושות', בע"מ | G116203 | |
| חומצה הידרוכלורית, HCl | שנחאי אלאדין ביוכימיה טכנולוגיה ושות', בע"מ | H399657 | |
| חומצה לקטית | שנחאי אלאדין ביוכימיה טכנולוגיה ושות', בע"מ | L432769 | |
| ידני מערכת מיקרוסקופ BX43 | אולימפוס (סין) ושות', בע"מ | ||
| אשלגן הידרוקסיד, KOH | שנחאי אלאדין ביוכימיה טכנולוגיה ושות', בע"מ | P112284 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה