Summary
可能性のコミュニティ内でのほとんどの植物は、アーバスキュラー菌根菌 (AM) によって相互接続されてが、それらによって植物の相互作用の仲介は、主に成長する植物を対菌根なしが検討されています。植物の相互作用に与える影響を調査する菌根植物の間で共通の菌根菌ネットワークを操作する手法を提案します。
Abstract
植物ミネラル養分吸収と成長に影響を与えるアーバスキュラー菌根菌 (AM)、それ故に、彼らは植物の相互作用に影響を与える可能性があります。その影響力の栄養枯渇ゾーンを越えて広がる extraradical の菌糸体である最終的に一般的な菌根菌ネットワーク (CMN) 内の個人を相互接続するための根の近く。ただし、ほとんどの実験は、成長する植物を対菌根菌、CMNs の役割を明示的にアドレスに失敗したメソッドなしで植物相互作用における AM 菌の役割を検討しました。ここでは、植物相互作用におけるそれらの役割を調査するため CMNs を操作する手法を提案します。ナイロン メッシュや栄養素貧しい質砂・ 15N 肥料スロットの開口部をカバーする疎水性材料の円錐形底で変更されたコンテナーを用いる。CMNs はどちらか残っている容器の回転により切断や固体のバリアを形成できなく、相互作用の個人間そのまま。容器を回転 CMNs を混乱させるし、CMNs 全体植物相互作用への影響を防ぐために十分であることが示唆されました。我々 のアプローチは、自然、多様なメリットを提供する AM 菌のスイートの既に確立された CMNs 使いにタップの苗などの側面を模倣するために便利です。実験は幼苗期の植物を調査、植物相互作用 CMNs は CMNs の生態系における機能について生物学的質問を調査するために適用できる私たちのアプローチを使用してに検出できます。
Introduction
アーバスキュラー菌根菌 (AM) は、土地の植民地化で植物を支援 4 億 6000 万年前1と今日、彼らがほとんど植物2成長のための鉱物の重要な栄養素を提供することのユビキタスの共生。AM 菌の薄い、糸のような菌糸が根、頻繁に発生して、隣接する「一般的な菌根菌ネットワーク」の植物の根システムを植民地化に近い栄養枯渇ゾーンを超えてミネラル栄養素の飼料 (CMN)。一般的な菌根菌ネットワークも形成があります真菌胞子結合ネットワーク3、または融合時は菌糸と同種の菌糸4,5,6,7(吻合する)。土壌中のこれらの extraradical 菌糸の範囲は巨大、草原と牧草地土壌8とストレッチは妨げられていない草地9 111 m·cm-3合計土壌微生物バイオマスの 20 ~ 30% を構成する extraradical の菌糸で、.
一般的な菌根菌ネットワークは、相互接続された隣接植物10、11,12,13のミネラル栄養素をパーティション分割します。植物までを受け取ることがあります、リンの 80% と 25% で菌類に炭素を固定、合計の 20% までを提供しながら AM 菌から窒素条件の14を返します。最近体外ルート オルガン文化仕事 CMNs が菌類11,12ほとんどの炭素を供給するホストの根で養分を優先的に交換することを発見しました。さらに、AM 菌の種異なる場合があります彼らの品質の他のものより少ない炭素のより多くのリンを交換いくつかの菌類との共生パートナーとして15。アーチング撮影に影響を与えるに含まれないルート器官培養が注意深く管理された環境と菌糸の配線を直接観察する能力を出すために午前共生を研究するための有益なモデル、光合成、蒸散、日周変化など重要な生理学的なプロセス、同様に構成する炭素とミネラル栄養素は沈みます。
自然の中で最も可能性の高い苗を既に確立された CMNs にタップします。最近まで、ただし、科学者がのみ影響を検討した AM 菌の植物栄養成長する植物とアーバスキュラー菌根菌接種の単一種の頻繁になしで。この作品は、途方もなくアーブスキュラーの私達の理解に有益されている、このメソッドは CMNs が相互接続されたホスト植物間の相互作用であるかもしれない可能性のある重要な役割を見落とさが。特に、AM 菌の成長のために非常に依存している植物最小 AM 菌16,17、おそらく AM 菌を介する相互作用ベースラインの 'コントロール' として使うときの我々 の解釈を混同せずにやり取り参照。
植物相互作用および人口構造で CMNs の役割の調査のため回転コアのアプローチを提案する.我々 のアプローチは、全体の植物結合確立 CMNs とすべての植物は、菌根菌栽培されてため午前共生自然の中のコンポーネントを模倣します。ルート相互作用を削除すると、我々 の方法論は特に CMNs 内鉱物の栄養運動をトラッキングしながら AM 菌を介した相互作用について説明します。我々 のアプローチは、現実的に機能して午前を理解するフィールドや温室の回転コアを使用しています前の作業に基づいています。
回転コア メソッドは extraradical 菌糸18,19,20,21を操作するためのメソッドとして文献で確立している、それは上の目的に応じていくつかの生まれ変わりを持って過去 20 年間。最初に、メッシュ バッグや菌糸の成長を許可する障壁は土22,23に菌根菌菌糸の量を定量化するためのコンパートメントの無料のルートを提供するために使用されました。その後、硬質の水パイプやプラスチック スロット不可解ナイロン メッシュで覆われて菌糸がない根管で囲まれた土の円筒コアが開発されました。これらは、extraradical 菌糸体18,24,25を混乱させる簡単に回転でした。回転コアは植物の間に置かれた、土土18日工場無料コアから extraradical 菌糸体24、またはリン吸収13C フラックスのグラム当たり菌糸長さ定量化された18。そのような中心の別の使用された滅菌または殺菌剤、有機土壌への間接効果があるどちらのアプリケーションの代替として頻繁に菌糸の混乱を通じて AM 菌根の植民地化を減らすためにフィールド内で植物を育てる物質とその他の微生物の18。
菌糸メッシュ防策は、栄養パーティショニングを調査し、CMNs でが、長方形ではなく回転コアの相互作用を植物に使用されています。ワルダーら26 CMNs AM 菌Rhizophagus のいずれかの間での同位体比を用いた炭素交換のため養分をトレースしてアマ(亜麻) とソルガム(モロコシ) 間の相互作用を検討しました。irregularisまたはFunneliformis mosseae26。区切ってから構成される研究所コンパートメントの小宇宙メッシュ障壁、菌根菌の菌糸からだけアクセスできる菌糸コンパートメントおよび放射性・安定同位体比に含まれるラベルの菌糸コンパートメント。コントロールと菌根菌のない治療法を用いた。歌ら27では、同様のアプローチを使用して設立 CMNs F. mosseaeの間でのみ 1 つの植物が病原菌に感染していたときに、信号を運ぶことができるその植物を検索します。また、同様にワルダーら26、28で区切られた個々 のコンパートメントで植物を育てた Merrild らメッシュ大キュウリに CMNs によってリンクされているトマ(トマト) 苗のプラントのパフォーマンスを調査するにはダイコン(キュウリ) 植物豊富な炭素源を表す。彼らはまた CMNs28を切断ではなく菌根菌なしのトリートメントを使用しました。第二に、関連実験でリン交換用炭素を32p. 小宇宙菌糸メッシュ障壁とラベルの付いたメッシュの袋を使用して調べたし、治療薬として切断 CMN はヤーノシュら29、競争力を調査したによって使用されました。サバンナ ツリー種ユーカリ tetrodontaの苗と熱帯雨林の木、リツェアクベバ glutinosaの移植との間の相互作用。その研究・ ヤーノシュら29苗数センチ、お互い菌糸配線29を破るにメッシュのレイヤーをスライドを含む区画を持ち上げた。
回転コア法の進化の最終段階は、鍋か小宇宙20,30内にあるコアの中の植物を成長してきました。ウィース30は extraradical 午前菌糸がマツ elliottii苗ドナーまたは '看護' 午前ホスト植物、タマリンド インディカ、外生菌根の方法 extraradical 菌糸体から広がっているときを植民地化かどうかを確認するために回転コアを使用菌苗のパフォーマンスに影響を与えます。マイクロコズム内の大きい商業鋼管苗コンテナー (材料表) いずれかの固体プラスチック (CMNs なし) だったスロットや疎水性の膜で覆われています。スロット苗コンテナーのいずれかのない回転 (そのまま CMNs) されたりサイズは Babikova ら20坑内ソラマメ間 CMNs 介したシグナル伝達機構を調査するため使用されていた別のメッシュ障壁確立された CMNs。 回転コアをサーバーに回転させるソラマメ(bean) の植物。彼らの研究で根と菌糸 (バリア) や CMNs を通じ、40 μ m メッシュだけで 30 cm 直径メソコスム中央ドナー工場だった相互接続されています。中央プラントがメッシュで囲まれたコアの回転を介して近隣の植物との相互作用から切断または CMNs は 0.5 μ m の細かいメッシュ中心部を囲むによって防がれました。
CMNs の安定同位体比のトレースと組み合わせて直接植物相互作用に及ぼす影響を検討する事前回転コアのアプローチの面を結合する方法を紹介します。私たちのメソッドは、関心の中央工場が近隣の植物によって囲まれています 'ターゲット植物' アプローチを使用します。植物スロットし、ナイロン シルク スクリーン メッシュ、疎水性の膜で覆われている回転式苗コンテナー内に育つか非変更された固体プラスチックもあります。一般的な菌根菌ネットワークの週に一度の切断や、そのまま、 15N 安定同位体は、中央にある対象工場に隣人の回転コアから窒素の動きをトレースします。ミネラル栄養および安定同位体の摂取量と植物体の大きさを比較すると、植物が利益または苦しむ CMNs 宿主植物間の相互作用で評価する.
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Protocol
1、建設および回転コアのアセンブリ
- (その後呼ばれる 'コンテナー'; 商業鋼管苗コンテナーを変更します。材料の表)19 mm 幅 × 48 cm 長さ開口部を持っています。
- 使用しては、穴が約 1 cm 離れてコンテナー (12.1 cm × 直径 2.5 cm) の側面で、その他上記のいずれか 2 つの穴を切り中央、パイロット ドリルなし 19 mm の穴をドリル出版物を見た。ドリル出版物の塀に対してコンテナーを保持して、掘削中の場所でそれを保持するために、コンテナー内に収まる短い釘に停止を持ってください。割れを防ぐために、柔軟なプラスチック製のコンテナーを使用します。
- 1 つを作る (用硬質プラスチック セイバー見た)、はさみ、ワイヤー カッターやはさみで穴の間プラスチックの残りの薄い部分をカットは幅約 2 cm と 5 cm の長さを開く細長い。
- 1.1.1-1.1.2 コンテナーの反対側の手順を繰り返します。
- ナイロン メッシュや疎水性膜 (図 1 a) スロットをカバーします。
- 9.5 × 8.5 cm に 40 μ m の孔を持つナイロン メッシュを切る。コンテナーがあるので、多くの部分をカットします。
- 外部から高強度、工業用ホット接着剤を使用して、ファブリックにわずかな重複がいくつかの両方の開口部をカバーするコンテナーにナイロン メッシュを接着します。
- 水の動きの防止が必要な場合このような水溶性栄養素または安定同位体を使用する場合カバー ナイロン メッシュ層疎水性膜31,32 (材料表) ができると、午前に菌菌糸ない液体の水と水蒸気の動きのみを渡します。
- コンテナーで、ナイロン メッシュの長い辺に沿って開口部周囲にホット接着剤を配置します。指の書き込みを避けるために生地の上にコンテナーをロールバックします。メッシュが重複を端布エッジに沿って接着剤の層を追加します。しっかりとそれを密封するためのいくつかの段ボールにエッジを押します。常にオーバー ラップ メッシュ エッジは可能性のある基板に掘るにはプッシュされませんので、鍋またはマイクロコズム内に完成したコンテナーの回転の同じ方向になります 1 つの方向に一貫してロールバックします。
- 接着剤が冷却、一度緩い端および電気技師のテープなどの柔軟なテープを使用してリッピングを防ぐために、コンテナーに生地の上下両端をテープします。
- 1.2.5 のステップのように同じテープを使用すると、ポット/小宇宙の残りの部分に容器から根の成長を防ぐために各コンテナーの円錐端部 (下の先端の穴ではない) の両側に小さな穴をカバーします。
- 土壌の損失を防ぐため、排水を提供しながら、各容器の底にガラスのビー玉を配置します。
- 植物の間に形成の CMN のあらゆる潜在的なを含まないコントロール治療、固体、変更されていないコンテナー (図 1 a) を使用します。
2. 鍋または容器の円錐形の端を合わせて小宇宙のアセンブリ
- コンテナーの固定位置に直立して適切な排水を確保するため、下を向いているので、鍋を適切なを裏返します。サーベル鋸を使用してサポートの小さな唇を残して、鍋の底の周りカットします。
- ポリスチレン フォームの作製
- 発泡ポリスチレン, 約 36 mm、厚さをバンドソー サークル カット治具を鍋の底と同じ直径にカットします。
- コンテナーが配置されるパターンで (中央のツイスト ドリル) なしドリル出版物、19 mm の穴を使用して泡にドリル穴を見た。
- ターゲット植物実験では、近隣の個人のそれを囲むため等間隔の穴と中央の穴をドリルします。15.5 cm 直径の鍋のためのスペース 6 穴 12 mm (図 1 b) 11 cm の直径の円のまわりを離れて。
- 六角または正方配列 (図 1、D) マイクロコズム実験の穴をレイアウトします。
3. 容器と鉢土と砂の混合物の充填
- 希望の土壌混合物を選択し、午前菌フィールド-収集または均一に混合することにより土にポット培養菌根の部分 (長さ 1-2 cm) のみじん切りを追加土を徹底的に。植物が利用できるミネラル栄養素の濃度を減少する砂やガラス ビーズ不妊石英希望の土壌をミックスします。
- ドリル泡または縮図底に充填容器を置き、不妊の基板と間質性スペースを埋めます。
- 支援小さなスペースを充填するために、目標到達プロセスを使用して栄養素貧しい珪砂混合物と容器の間の間質性スペースを埋めます。十分な排水を確保し、土壌のテクスチャを模倣、30-65 年生、セメント ミキサーなどの小さな粒砂 6 20 グレードなどに、中粒砂をミックスします。
4 ポット/小宇宙を通して CMNs の確立
- 彼らは、コンテナー間で普及して CMNs を確立できるように AM 菌を維持するためにそれぞれの容器に目的の種前処理 '看護' 植物を植えます。
- すべてのコンテナーには、苗が確立されている、その 1 つだけの個人が各コンテナーに残りますので、クリッピングによる撮影を削除します。
- 植物の成長と CMN 確立のため 2-3 か月を許可します。
5. 実験植物や治療法の確立
- 播種またはコンテナーに移植実験植物の種をまきます。播種している場合、すべてのコンテナーは、その芽をクリッピングによる前処理看護師植物を削除する前に発芽苗をあるまで待ちます。移植、意図しない競争を防ぐために実験の実生植物を移植する前にすべての前処理工場をクリップします。
- いずれかを残すことによって容器のない実験 (そのまま CMNs) の間を移動または回転させること物理的に変更されたコンテナー (切断 CMNs; 間で拡張する菌糸を断つため毎週 CMN の治療法を確立します。図 1 a)。CMNs を切断、誤って向日性植物の特に地上の相互作用の変更を避けるために完全な 1 回転を介して各コンテナーを回転します。
- 間質性の基板とコンテナーの側面間の接触を確立する回転の直後に重く水すべての鍋または小宇宙。
6. CMNs 間ミネラル養分動態のトレース
- 近隣の植物を肥やす自演3および NH4Cl 0.5 15N が濃縮されています。
- 等しい濃度の14N 肥料を持つターゲット個人を肥やしなさい。
7. 監視の実験やメンテナンス
- 定期的に (毎月)、少なくとも再実験の経過鍋または小宇宙の位置をランダムに。
- 毎週最長葉 (草) の長さの成長は植物根バインドになる前に収穫することが重要だから減速し始めたときに監視するまたは成長の高さなどを測定します。
8. 実験の収穫
- クリップのすべての地上組織し彼らの治療、鍋または縮図と位置を識別するラベルの付いた封筒に個々 の植物を配置します。
- 一定の重量を 60 ° C で乾燥の地上組織。各植物組織の乾燥重量を測定します。
- コンテナーを抽出し、根を収穫する前に乾燥する土壌を許可します。
- 繊細な根系からできるだけ多く土壌し、水、250 ミクロンの細孔径のふるいの上に水の穏やかな流れの下で鍋に洗ってをはねのけます。
- 空気乾燥し、全体のルート システムの重量を量る根を許可します。
- 偶然根系をクリップし、50% エタノールでルート フラグメントを格納します。彼らは33染色後、枠線交差法34を使用してルートの植民地化の定量化のためこれらのフラグメントを使用します。
- 再残存根系の重さし、乾燥重量の評価のための 60 ° C で乾燥するラベルの付いた紙の封筒に格納します。全体のルート システムの重量を計算する次の数式を使用します。
9. ミネラル栄養素・安定同位体比分析
- ランク-ご注文後それら重量組織量が小さすぎる消化養分を決定するための最小要件の場合「無形」または 10 のグループ、"octiles"または 8 グループ、「四分位数」または 4 つのグループ、等に実生植物バイオマス グループ濃度。
- ミネラル栄養と安定同位体比分析 (材料表) の契約ラボに葉面散布のサンプルを送信します。
- 次の慣習的表現を使用して同位体の豊富なをについて説明します。
Rが15N を表します/14N 比のサンプルまたは標準の大気 (名) - 使用は非-変更、背景15N 比15ターゲット工場とら N 量の定量化で切断された場合次の物質収支式のコントロールとして機能する固体コンテナー治療やそのまま CMN 治療:
どこ δ15N ターゲット、近所の人やないの CMN 処理対象植物の同位体豊富を表し x (小数) としてパーセントの窒素は、ラベルが追加されている隣人コンテナーからターゲット植物によって得られます。値 δ15N隣人は、各対象工場の合成隣人のため取得されます。
- 次の慣習的表現を使用して同位体の豊富なをについて説明します。
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Representative Results
CMNs が可能性があります栄養パーティショニングを通じてプラントのパフォーマンスにどのように影響を与えるかを確認するのには、アンドロポゴン gerardiiゾロトエ、支配的な草原の草、ターゲット植物実験 6 均等に間隔をあけられた隣人とそのまま、切断、またはない CMNs 成長しました。そのまま CMNs が植物の成長を促進されることを示唆している切断したり CMNs がターゲットの地上部乾物重 (図 2) を減少することがわかった。切断 CMNs と防がれた CMNs 植物答えた特に同様にその治療は、週に一度容器の回転が CMNs の効果を軽減するに成功したことを示唆しています。切断の CMN 処理, しかし、好まれるかもしれないコントロールとしてそのまま、切断されたトリートメントで (これはこの実験で疎水性膜層下) ナイロン メッシュは (回転スロット コンテナーの土などの水分動態に影響を与えるためまたはない) 非変更された容器にするよりも早く乾燥します。
そのまま CMN 処理ではなく、切断またはない CMNs 治療で一人の個人の成長が別の近くの個人の成長を抑制、競争が検出されました。CMNs だったそのままときにだけはターゲットをするとわかったし、合計の隣人のサイズ線形回帰 (図 3) で示すように否定的な関係を持っています。切断やない CMNs トリートメントられなかったと一緒に、その斜面有意差はなかったゼロから。したがって、そのまま CMNs 治療 (図 3) の否定的な斜面から大きく異なります。さらに、ジニ係数がゼロでゼロからサイズ不平等の測定を反映している治療の間で異なる完全に等しいサイズ分布であります。そのまま CMNs 治療は最大格差10,35,36があった。特に大きな個人支配リソースの取得、それによって disproportionally として知られている非対称的な競争37小型個体の生育が抑制するとき, 個体群内の競争によってサイズの不平等を受けます,38。
CMNs に貢献していてミネラル栄養素は成長制限されたかどうかは、植物体の大きさとミネラル栄養葉組織内濃度の比較によって決定されたこれらの栄養素のための競争を激化します。評価すべてのミネラル栄養素のことが判明した Mn 葉組織内濃度のみターゲット植物地上部乾物重と積極的に関連付けられた斜面の間で有意差と、すべての治療上 Mn を制限していることを示唆しています。(図 4) のすべての治療の中で成長します。それにもかかわらず、治療の間で平均濃度の違いを示唆する回帰線の標高は CMN の切断および予防の影響を受けた。葉の窒素濃度が大幅 CMN 処理による影響を受けたないわけで N 濃度が有意に低下した組織 N39,の植物体の大きさの「希釈効果」の可能性を示唆、対象植物の地上乾物40。 したがって、N ありそうでなかった実験で成長制限養分。別の同じような実験でわけで葉面散布 P は CMN 処理によって著しい影響を受ける植物そのまま CMNs35植物のサイズと比較した場合の希釈効果がみられました。
CMNs は特異的相互接続された個人間のミネラル栄養素を分割する場合を調べると、 15N 植物体の大きさと葉の組織のためのターゲット植物組織を検討しました。私たちは、隣人のコンテナーにのみ15N ラベルを追加しました。そのまま CMNs 対象植物が、互いに (図 5 a) 認められなかった両方他の治療に比べると高の15N 濃度を持っていたことがわかった。ターゲットの地上部乾物重はそのまま、切断 CMNs 治療上の隣人のコンテナーから得られる窒素の量に関連付けられていた、そのまま CMNs は切断 CMNs の強陽性、大幅に異なる斜面治療 (図 5 b)。大きな植物で、可能性のある豊富な産物から取得することより15N CMNs コンテナーを隣接するより小さいターゲット個人に達することが示唆されました。疎水性の膜が正常に無料の水 (とその後15N) を防止また示唆ポット内の動き。
別の回転コア ターゲット植物実験で、大きなポットに埋め込まれた大きい苗コンテナーで栽培グアバ (シジウムおよび) 苗木と同じ比較的栄養豊富な土壌を詰め (大きい鍋を含む) すべて混合物。植物の成長が、回転植物だけを減少していたアクセス大鍋 (図 6 の完全土量を示唆している固体の容器内で植物と同じサイズに大幅減少 CMNs は隣人の不在で回転によって切断されたとき、).対象植物の任意の数の隣人のとき、植物のサイズと同様のサイズに減少し、CMNs を断ち切りの統計的に検出可能な影響が消えた (図 6)。
回転コア製の塩ビ管を用いたフィールド実験、私たちの 1 つは extraradical 菌糸体のムクロジ (ムクロジ サポナリアL.) 苗 (図 7) とフィールド実験でプラントのパフォーマンスに及ぼす影響を検討した.パイプを超えて extraradical 菌糸体は、13 ヶ月の実験の中に植物の生育にはほとんど影響を持っていた、パイプの回転による切断は小さく葉 N, P, Cu 濃度大幅に (25% 以上)。
図 1。テスト コンテナーの設定そのままに、切断、またはコントロール トリートメント (A)、ターゲット植物ポット実験 (B) または (C) または正方形六角形 (D) のレイアウトを持つコンテナーの小宇宙。変更されたコンテナーの暗い楕円形の斑点がコンテナーへの開口部は、菌糸は (A) を貫通するため 40 μ m ナイロン メッシュで覆われています。一般的な菌根菌ネットワーク コンテナーの回転のないまま、回転によって断ち切られ、または固体プラスチック容器 (A) で確立することはできません。ターゲット工場ポット実験 (B) 配置フォーム下にコンテナーを配置できます。マイクロコズム実験の下部配置ことができますでアウト (C) 各 'ターゲット' 個々 の近傍、等距離にある六つの六角形の配列または 4 つの最も近い隣人と別の 4、わずかにより遠い、斜め正方形配列各 'ターゲット' (D) に隣接。パネル B は、Weremijewicz ら10から変更されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 2。意味 (± SE) 地上部および地下部乾燥菌根菌ネットワークの一般的な治療法の中でターゲットアンドロポゴン gerardii個人の重量 (g) です。地上部乾物重は横軸上の正の値として表示され、地下部乾物重は横座標下正の値。同じ文字で突破した地上部乾物重バー テューキー正直差事後テストによって違いはありません ɑ = 0.05。地下部乾物重は処理間差がなかった、したがって、ない文字によって越えられます。この図は、Weremijewicz ら10から変更されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 3.ターゲット植物地上部乾物重 (g)アンドロポゴン gerardii植物の対総隣人 (g) です。そのまま一般的な菌根菌ネットワーク (CMNs) が付いている植物には、ホワイト ダイヤモンドと点線で、灰色の正方形と、点線によって切断された CMNs とない CMNs の暗い三角形と、実線によって表されます。この図は、Weremijewicz ら10から変更されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 4。葉面散布のマンガン含有率と地上部乾物重 (g) を対象 (μg·g-1)アンドロポゴン gerardiiの。そのまま一般的な菌根菌ネットワーク (CMNs) と植物がホワイト ダイヤモンドと点線で灰色の正方形と、点線によって切断された CMNs とない CMN の暗い三角形と、実線によって表されます。この図は、Weremijewicz ら10から変更されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 5。Δ15N (‰) ± SEアンドロポゴン gerardii個人を対象 (A) のままの一般的な菌根菌ネットワーク (CMNs; 黒いバー), と切断 CMNs (灰色のバー)、CMN (白棒) と植物によって隣人コンテナー土壌から得られたパーセントの窒素アンビエント太陽 (三角形) またはターゲット地上部乾物重 (g; 対日陰 (灰色の正方形) でそのまま CMNsB).バーのパネルを同じ文字でトッピングがテューキー正直差事後テストによって違いはありません ɑ = 0.05。これらの数字は、Weremijewicz ら10から変更されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 6。意味 (± SE) 地上部および地下部乾燥ターゲットシジウムおよび一般的な菌根菌ネットワーク (CMNs) 隣人トリートメント個体の重量 (g) です。、横軸に沿って無治療の隣人として表されます"0N"、「1N」によって 1 つの隣人など、光の陰影と文字"C"で表される (接種固体コンテナーと隣人ない) ない CMNs コントロール治療中。そのまま CMNs 植物のバイオマスは、切断 CMNs とのそれら、hachured、固体バーで表されます。地上部乾物重は横軸上の正の値として表示され、地下部乾物重は正の値、横軸の下。同じ文字で突破したバーがテューキー正直差事後テストによって違いはありません ɑ = 0.05。コントロールが治療の付加的な要因として隣人には含まれていないためそのまま、切断 CMN のない近所の人 (ギリシャの手紙によって示されます) と、コントロール治療の地上部および地下部の乾物重量によってだけ比較しました。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 7。フィールド実験 (A) と代表的な 13 ヶ月齢に回転コア法の拡張ムクロジ サポナリアL. 苗そのまま (回転しない) (回転した) 一般的な菌根菌ネットワーク (B) を切断し、。ポリ塩化ビニル管 (直径 x 20 cm 高さ 9 cm) が 2 つの反対のペアで 4 5.3 cm 直径の穴にホルソーで掘削されました。穴は、30 μ m の孔を持つナイロン シルク スクリーン メッシュで覆われていたどの extraradical 菌糸体を介して拡張両方から、(A) の植栽の現場から土で満ちていたコアです。一般的な菌根菌ネットワークは、そのまままたは大型のパイプレンチを使用して回転して切断を保たれました。ペアのポジションに回転、非回転コア (約 20 cm 離れて) がマークされるフラグで 5 に沿って 2 m トランセクト ライチ グローブ (A) に位置する実験的プロットで。Bに示すように「循環」というラベルの付いたリンゴクロロティックリーフ植物で N, P, Cu の吸収を減らす extraradical の菌糸体の中断の証拠を示します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
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Discussion
回転コア手法が地下植物相互作用における CMNs の役割に集中できる大幅我々 の結果を確認します。プロトコル、ただしで変更された場合、CMN 効果を検出する能力に影響を与える可能性があるいくつかの重要な手順があります。栄養素貧しい中で間質部周囲の容器を埋めるために重要です。グアバの木の苗で失敗した、回転コアのターゲット植物実験で任意の数、隣人の存在下で成長を目指してのマーク付きの減少があったが地下部競争に及ぼす CMNs はありませんでしたおそらくのため、検出されました。鍋全体のミネラル栄養アベイラビリティ。対照的に、回転コア間栄養素貧しい媒体の使用により菌糸が隣接する多くの場合 (特にの場合ルート集中草) 菌糸と根の両方で満ちている容器に達する必要があります。隣接容器 extraradical 菌糸従ってルート システムとの直接の競争で、CMN に接続されている植物の中でこのような 'パッチ' から得られるミネラル栄養素をパーティションする必要があります。坑内の相互作用検出のもう一つの重要なコンポーネントは、地上の競争を避けるためです。グアバ実験対象植物に近所の人が持っていたないとき明白である追加の土壌ボリュームへのアクセスの効果のターゲット苗いた近所の人が影を落とすときが除去された本質的に明らかにしました。ほとんど垂直方向に成長する草を使用してまたは重複を避けるため苗葉冠の制約は、地上の相互作用を軽減するために役立つでしょう。
代わりにやや剛性容器の使用メッシュ バッグ、回転を断絶しよう CMNs の容易さと長い実験を維持する上で非常に重要です。CMN 実験で初期の試み、CMNs を断つメッシュ袋の間にナイフをプルしよう破損袋根が突き出ることができるが、また好意的土壌通気が大幅に強化された植物成長の結果を増やすように見えた結果だけでなく、CMNs は絶たれました。回転コアのアプローチは、(サポート位置穴の鍋または縮図の下部) のおかげで不変な位置に各コンテナーをゆっくり移動、ため周辺基板破壊と潜在的な通気を最小限に抑えます。ただし、徹底的に容器を密着低肥沃度、間質性の砂基板を返されるコンテナーの回転後ポットに水を絶対に重要です。
提案された回転コア メソッドは、さまざまな CMNs と extraradical 菌糸体の機能に関する質問に答える方法の数で修正されるかもしれません。たとえば、シェーディング10CMNs を提供するためにホスト植物の炭素の量を減らせます。個々 の容器を取り囲むように変更された苗プロテクターを包んだシェードの布は CMNs10の CMNs そしてこうして、 15N 吸収炭素のプロビジョニングの削減に成功しました。さらに、人口構造は大きい (図 1d) で調べることができます個々 の回転容器にそれぞれ多くの植物を含みます。しかし、そうとき、pseudoreplication41を避けるために注意する必要があります注意してくださいすることが重要です。個々 の植物は、最も確かではない '複製' 縮図で他の植物の独立ではないためにです。全体の実験機 (ポットまたは縮図) は、なぜ我々 は分散分析の結果または線形回帰を実行する前にポット当たり平均または合計の隣人の植物のサイズを使用している複製です。
我々 のアプローチは、ルート競争を除外しそのまま CMNs の影響を調べる研究をフィールドで変更できます。PVC パイプ入りナイロン シルク スクリーンで覆われて大きな穴と代替容器にメッシュ、回転コアはムクロジの実験のように、厳しいフィールドの条件に耐えることができます。グアバ ポット実験と同様に、しかし、潜在的な CMNs を切断の効果ないから区別すること単に養分が得られる土砂量を制限します。
我々 のアプローチは、植物の永続的 (の代わりに植物が菌根をまったく欠いて) 相互接続されていない菌根植物対 CMNs 間相互作用の制御、慎重な比較を提供します。したがって、それは自然の側面を模倣、AM 菌のスイートの使用と同様、CMNs 設立参加苗など。最近の仕事は AM 菌種を植物に別の品質のパートナーことし、根系の AM 菌の第 2 種の存在がより多くのリンを見返りを提供する '非協力的な' 菌種を誘発することが実証されてときよりも炭素ルート システム42に単独で。また、菌類の種には、干ばつや耐塩性病原体2からの保護などのホストの植物ミネラルの栄養買収以外の利点があります。これらの調査結果はそのリアリズムにかかわらず CMNs。 確立する菌類のスイートを使用しての重要性を強調、我々 のアプローチの顕著な制限はテスト期間です。コンテナーまたは塩ビ管のサイズは植物になるバインド、ルートまでの時間の長さを制限し、こうして苗または若い苗木のみに焦点を制限する傾向があります。それにもかかわらず、我々 はさまざまな CMNs の役割を理解する方法でターゲットと隣人のいずれかまたは両方に操作でくターゲット工場回転コア実験の設計に柔軟性があることを提出します。
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Disclosures
著者が明らかに何もありません。
Acknowledgments
我々 は彼らの提案の 2 つの匿名のレビューを感謝したいです。また、人を維持する実験を収穫と支援人鍋的小宇宙の構築を手伝っていて、コンテナーをスロットと数多くの大学生を感謝いたします。スタートアップ資金 (JW) を現在の設備とアシュリー ヴォイツェホフスキー ノースセントラル ・ カレッジをありがとうございますまた北中央大学リヒター許可これらのメソッドを使用して実験のサポートを得るため。この作品の一部は国立科学財団博士論文改善の助成金 (デブ 1401677) によって賄われていた。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Commercial tubular seedlings container (called 'containers' in the manuscript) | Stuewe and Sons, Inc | Ray Leach Cone-tainer ™ | RLC3U |
| Course glass beads | Industrial Supply, Inc. | 12/20 sieve | Size #1 |
| Course silica sand | Florida Silica Sand | 6/20 50lb bags | None |
| Fine glass beads | Black Beauty | Black Beauty FINE Crushed Glass Abrasive (50 lbs) | BB-Glass-Fine |
| Hydrophobic membrane | Gore-tex | None | None |
| Large commercial tubular seedling containers | Stuewe and Sons, Inc. | Deepot ™ | D16L |
| Medium silica sand | Florida Silica Sand | 30/65 50 lb bags | None |
| Nylon mesh | Tube Lite Company, Inc. | Silk screen | LE7-380-34d PW YEL 60/62 SEFAR LE PECAP POLYESTER |
| Soil and foliar nutrient analysis facility | Kansas State University Soil Testing Lab | None | None |
| Stable isotope core facility | University of Miami | None | None |
References
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