घुमाया गया कोर का उपयोग कर आम Mycorrhizal नेटवर्क भर में संयंत्र बातचीत की जांच

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Summary

संभावना समुदायों के भीतर अधिकांश पौधों arbuscular mycorrhizal (एएम) कवक द्वारा परस्पर हैं, लेकिन उनके द्वारा संयंत्र बातचीत की मध्यस्थता मुख्य रूप से mycorrhizal बिना बनाम के साथ पौधों बढ़ द्वारा जांच की गई है । हम संयंत्र बातचीत के लिए अपने परिणामों की जांच करने के लिए mycorrhizal संयंत्रों के बीच आम mycorrhizal नेटवर्क में हेरफेर करने के लिए एक विधि प्रस्तुत करते हैं ।

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Weremijewicz, J., Janos, D. P. Investigation of Plant Interactions Across Common Mycorrhizal Networks Using Rotated Cores. J. Vis. Exp. (145), e59338, doi:10.3791/59338 (2019).

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Abstract

अर्बुककुलर mycorrhizal (एएम) कवक प्रभाव संयंत्र खनिज पोषक तत्व ऊपर उठाना और विकास, इसलिए, वे संयंत्र बातचीत को प्रभावित करने की क्षमता है । उनके प्रभाव की शक्ति extrअराडीकल माइसीलिया में है कि पोषक तत्वों की कमी के पास जड़ों के पास पाया क्षेत्रों को अंततः एक आम mycorrhizal नेटवर्क (सीएमएन) के भीतर व्यक्तियों इंटरकनेक्ट से परे फैला है । अधिकांश प्रयोगों, तथापि, mycorrhizal कवक के बिना बनाम के साथ पौधों को उगाने के द्वारा संयंत्र बातचीत में एएम कवक की भूमिका की जांच की है, एक तरीका है कि स्पष्ट रूप से CMNs की भूमिका को संबोधित करने में विफल रहता है । यहां, हम एक तरीका है कि जोड़तोड़ CMNs संयंत्र बातचीत में अपनी भूमिका की जांच का प्रस्ताव । हमारी विधि एक नायलॉन जाल के साथ शंकु के नीचे से संशोधित कंटेनरों का उपयोग करता है और/या जलविरागी सामग्री slotted उद्घाटन, 15N उर्वरक, और एक पोषक तत्व गरीब अंतरालीय रेत को कवर । CMNs या तो बातचीत व्यक्तियों के बीच बरकरार छोड़ रहे हैं, कंटेनरों के रोटेशन से विच्छेद, या एक ठोस बाधा द्वारा गठन से रोका । हमारे निष्कर्षों का सुझाव है कि घूर्णन कंटेनरों CMNs को बाधित करने और CMNs भर में संयंत्र बातचीत पर उनके प्रभाव को रोकने के लिए पर्याप्त है । हमारे दृष्टिकोण लाभप्रद है क्योंकि यह प्रकृति के पहलुओं mimics, जैसे पहले से ही स्थापित CMNs में दोहन अंकुर और हूं कवक का एक सूट है कि विविध लाभ प्रदान कर सकते है का उपयोग करें । हालांकि हमारे प्रयोग अंकुर चरण में पौधों की जांच तक ही सीमित है, CMNs भर में संयंत्र बातचीत हमारे दृष्टिकोण है जो इसलिए पारिस्थितिकी प्रणालियों में CMNs के कामकाज के बारे में जैविक प्रश्नों की जांच करने के लिए लागू किया जा सकता है का उपयोग कर पता लगाया जा सकता है ।

Introduction

Arbuscular mycorrhizal (एएम) कवक भूमि के उपनिवेशन में पौधों की सहायता की ४६०,०००,००० साल पहले1 और आज, वे सबसे अधिक पौधों2के सर्वव्यापी सिंबियोंट हैं, उंहें विकास के लिए महत्वपूर्ण खनिज पोषक तत्वों के साथ प्रदान । पतले, धागे की तरह hyphae हूं के खनिज पोषक तत्वों के लिए जड़ों के पास पोषक तत्व कमी क्षेत्रों से परे चारा कवक, अक्सर मुठभेड़ और एक "आम mycorrhizal नेटवर्क" (सीएमएन) में पड़ोसी पौधों की जड़ प्रणालियों बस्तियां । आम mycorrhizal नेटवर्क भी जब कवक जर्मलिंग स्थापित नेटवर्क3, या जब hyphae फ्यूज (एनास्टोमोज) conspecific hyphae4,5,6,7के साथ हूं में शामिल हो सकता है । मिट्टी में इन extrical hyphae की हद तक भारी है, के साथ extrअराडीकल hyphae कुल मृदा माइक्रोबियल बायोमास के 20% से 30% के गठन prairie और चरागाह मिट्टी में8 और १११ m · cm-3 के लिए अशांत चरागाह में खींच9 .

आम mycorrhizal नेटवर्क विभाजन खनिज पोषक तत्वों के बीच परस्पर पड़ोसी पौधों10,11,12,13। पौधे अपने फास्फोरस का ८०% तक और अपनी नाइट्रोजन आवश्यकताओं का 25% को एएम कवक से प्राप्त कर सकते हैं, जबकि वापसी14में कवक को उनके कुल फिक्स्ड कार्बन का 20% तक प्रदान करते हैं । विट्रो रूट अंग संस्कृति काम में हाल ही में पाया गया है कि cmns बेहतर मेजबान जड़ों के साथ खनिज पोषक तत्वों विनिमय कि कवक11,12के लिए सबसे अधिक कार्बन प्रदान करते हैं । इसके अलावा, एएम कवक की विभिन्न प्रजातियां उनकी गुणवत्ता में सहजीवी भागीदारों के रूप में अलग हो सकती हैं, कुछ कवक15दूसरों की तुलना में कम कार्बन के लिए अधिक फास्फोरस का आदान-प्रदान करते हैं । हालांकि जड़ अंग संस्कृतियों AM सिंबायोसिस का अध्ययन करने के लिए फायदेमंद मॉडल हैं, क्योंकि वे ध्यान से नियंत्रित वातावरण और सीधे कवकज interconnections का पालन करने की क्षमता मौजूद हैं, वे प्रकाश संश् लेषी शूट जो प्रभावित शामिल नहीं है महत्वपूर्ण शारीरिक प्रक्रियाओं जैसे प्रकाश संश्लेषण, वाष्पोत्सर्जन, और दैनिक परिवर्तन, और साथ ही कार्बन और खनिज पोषक तत्वों का गठन डूब ।

प्रकृति में, बनवली सबसे पहले से ही स्थापित cmns में नल की संभावना है । तथापि, हाल ही में, वैज्ञानिकों ने केवल एएम फंगस की एकल प्रजातियों के साथ और बिना एएम कवक के पौधे उगाने के द्वारा पादप पोषण पर एएम कवक के प्रभाव की जांच की है । हालांकि यह काम काफी arbuscular mycorrhizas की हमारी समझ को जानकारीपूर्ण गया है, इस विधि संभावित महत्वपूर्ण भूमिका है कि CMNs परस्पर मेजबान पौधों के बीच बातचीत में हो सकता है की अनदेखी की है । विशेष रूप से, पौधों है कि अत्यधिक विकास के लिए हूं कवक पर निर्भर कर रहे है ंयूनतम कवक16,17के बिना बातचीत कर रहे हैं, संभवतः am कवक की हमारी व्याख्या conसंस्थापकों-मध्यस्थता बातचीत जब आधार रेखा के लिए ' नियंत्रण ' के रूप में इस्तेमाल किया संदर्भ.

हम संयंत्र बातचीत और जनसंख्या संरचना में CMNs की भूमिका की जांच के लिए एक घुमाया-कोर दृष्टिकोण का प्रस्ताव । हमारे दृष्टिकोण प्रकृति में हूं सिंबायोसिस के घटक mimics क्योंकि पूरे पौधों की स्थापना की CMNs में शामिल होने और सभी पौधों हूं कवक के साथ बड़े हो रहे हैं । जड़ बातचीत को हटाने के द्वारा, हमारी कार्यप्रणाली विशेष रूप से कर रहे हैं, जबकि भी cmns के भीतर खनिज पोषक तत्व आंदोलन पर नज़र रखने के द्वारा मध्यस्थता बातचीत पर केंद्रित है । हमारे दृष्टिकोण पिछले काम है कि दोनों क्षेत्र में और ग्रीन हाउस में घुमाया कोर का उपयोग किया गया है समझने के लिए वास्तविक कार्य कर रहा है पर बनाता है ।

घुमाया कोर विधि एक विधि के रूप में साहित्य में स्थापित किया गया है के लिए extraradical hyphae18,19,20,21हेरफेर, और यह कई पुनर्जन्म पर अपने उद्देश्य के आधार पर पड़ा है पिछले दो दशक । शुरू में, जाल बैग या बाधाओं hyphae के विकास में अनुमति देने के लिए जड़ मुक्त डिब्बों की मिट्टी22,23में arbuscular mycorrhizal hyphae की राशि मात्रा निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल किया गया । फिर, मिट्टी के बेलनाकार कोर कठोर पानी के पाइप में संलग्न या स्लॉट के साथ प्लास्टिक टयूबिंग एक नायलॉन जाल में शामिल hyphae द्वारा पेनेट्रेशन, लेकिन नहीं जड़ों, विकसित किया गया । ये आसानी से extrical माइसीलिया18,24,25को बाधित घुमाया जा सकता है । घुमाया गया कोर पौधों के बीच रखा गया था, और मिट्टी की मात्रा प्रति ग्राम मृदा18, 13सी आयनिक के लिए extrical माइसीलिया24, या संयंत्र मुक्त कोर से फास्फोरस ऊपर ले जाने के18मात्रा निर्धारित थे । इस तरह के कोर का एक और उपयोग के क्षेत्र में उनके भीतर पौधों को विकसित करने के लिए नसबंदी या fungicides के आवेदन के लिए एक विकल्प के रूप में अक्सर कवकज व्यवधान के माध्यम से कर रहा हूं जड़ों के उपनिवेशीकरण कम करने के लिए था, दोनों जिनमें से मिट्टी कार्बनिक पर अप्रत्यक्ष प्रभाव है पदार्थ और अंय रोगाणुओं18

कवकज मेष बाधा दृष्टिकोण को cmns भर में पोषक तत्वों विभाजन और संयंत्र बातचीत की जांच करने के लिए इस्तेमाल किया गया है, लेकिन आयताकार microcosms के बजाय घुमाया कोर के साथ । वाल्डर एट अल.26 linum usitatissimum (सन) और ज्वार bicolor (ज्वार) के बीच कार्बन एक्सचेंज के लिए खनिज पोषक तत्वों का पता लगाने के बीच बातचीत की जांच की या तो के cmns भर में आइसोटोप का उपयोग कर रहा हूं कवक रिजोफैगस इलिमिलेरिस या फन्लिफॉर्मिस मोसेए२६. उनके अध्ययन में microcosms जाल बाधाओं से अलग संयंत्र डिब्बों शामिल, कवकज केवल mycorrhizal hyphae के लिए सुलभ डिब्बों, और लेबल कवकज डिब्बों कि रेडियोधर्मी और स्थिर isotopes निहित । नियंत्रण के रूप में, अध्ययन mycorrhizal कवक के बिना उपचार का इस्तेमाल किया । गीत एट अल.27 एक समान दृष्टिकोण का इस्तेमाल किया पता लगाने के लिए कि संयंत्र सिग्नल केवल F. mosseae के स्थापित cmns के बीच किया जा सकता है जब एक संयंत्र एक कवक रोगज़नक़ से संक्रमित था । इसके अलावा, इसी तरह वाल्डर एट अल26, merrild एट अल28 के लिए अलग से जाल से अलग डिब्बों में पौधों के लिए solanum लाइकोपर्सिकम (टमाटर) के संयंत्र प्रदर्शन की जांच एक बड़े खीरे को cmns से जुड़े बनवली बढ़ी कुंवास (ककड़ी) संयंत्र है कि एक प्रचुर मात्रा में कार्बन स्रोत का प्रतिनिधित्व किया । वे भी28cmns विच्छेद के बजाय mycorrhizal कवक के बिना उपचार का इस्तेमाल किया । एक दूसरे में, संबंधित प्रयोग, फास्फोरस एक्सचेंज के लिए कार्बन जाल बाधाओं के साथ ३२पी Microcosms के साथ लेबल मेष बैग का उपयोग कर जांच की थी और एक इलाज के रूप में विच्छेद Cmn janos एट अल.29द्वारा इस्तेमाल किया गया था, जो प्रतियोगी की जांच की सवाना प्रजातियों के पेड़ के बीच बातचीत नीलगिरी टेट्रोडोंटा और वर्षा वन ट्री के प्रत्यारोपण, लिटसी ग्लूटिनोसा। उस अध्ययन में, janos एट अल.29 ने कुछ सेंटीमीटर अंकुर युक्त डिब्बों को उठाया, एक दूसरे के खिलाफ जाल की परतें फिसलने के लिए कवकज इंटरकनेक्शन तोड़29

घुमाया कोर विधि के विकास में अंतिम चरण के लिए कोर के अंदर पौधों है कि बर्तन या microcosms20,30के भीतर है विकसित किया गया है । wyss30 इस्तेमाल घुमाया कोर का पता लगाने के लिए अगर extrअराडीकल कवकजाल पाइन्स elliottii अंकुर उपनिवेशित कर सकते है जब एक दाता या ' नर्स ' AM मेजबान संयंत्र, ताम्रसिंधु इंडिकासे फैल रहा है, और कैसे ectomycorrhizal के extraradical कवकजाल कवक प्रदर्शन अंकुर को प्रभावित करता है । microcosms के भीतर बड़े वाणिज्यिक ट्यूबलर अंकुर कंटेनरों (सामग्री की तालिका) या तो ठोस प्लास्टिक (कोई cmns) या slotted थे और एक जलविरागी झिल्ली के साथ कवर किया । slotted अंकुर कंटेनर या तो घुमाया नहीं गया था (बरकरार cmns) या cmns स्थापित करने के लिए घुमाया गया अलग जाल बाधा आकार के साथ घुमाया कोर बेबीकोवा एट अल.20 द्वारा इस्तेमाल किया गया बेलोग्राउंड cmns के माध्यम से सिग्नलिंग के बीच संकेतन की जांच करने के लिए vicia फामा (बीन) पौधे । उनके अध्ययन में, एक केंद्रीय दाता संयंत्र में 30 सेमी व्यास mesocosms या तो जड़ों और hyphae (कोई बाधा) द्वारा या केवल एक ४० μm मेष के माध्यम से स्थापित cmns द्वारा परस्पर था । केंद्रीय संयंत्रों जाल संलग्न कोर के रोटेशन के माध्यम से पड़ोसी पौधों के साथ बातचीत से अलग थे, या CMNs एक ठीक ०.५ μm कोर enclosing जाल द्वारा रोका गया ।

यहां, हम एक विधि है कि पूर्व घुमाया-कोर दृष्टिकोण के पहलुओं को जोड़ती है सीधे संयंत्र स्थिर आइसोटोप अनुरेखण के साथ संयुक्त बातचीत पर cmns के प्रभाव की जांच वर्तमान । हमारी विधि एक ' लक्ष्य ' संयंत्र दृष्टिकोण है, जिसमें ब्याज के केंद्रीय संयंत्र पड़ोसी पौधों से घिरा हुआ है का उपयोग करता है । पौधों कि slotted और नायलॉन रेशम स्क्रीन मेष, जलविरागी झिल्ली के साथ कवर कर रहे हैं, या गैर संशोधित ठोस प्लास्टिक कर रहे हैं के साथ rotatable अंकुर कंटेनर के अंदर उगाया जाता है । आम mycorrhizal नेटवर्क एक सप्ताह में एक बार विच्छेद कर रहे है या बरकरार रखा है, और 15एन स्थिर आइसोटोप पड़ोसियों ' घुमाया कोर से नाइट्रोजन के केंद्रीय लक्ष्य संयंत्र के लिए आंदोलन का पता लगाने । खनिज पोषक तत्व और स्थिर आइसोटोप उत्साहित के साथ संयंत्र के आकार की तुलना करके, हम जो पौधों को लाभ या मेजबान पौधों के बीच बातचीत में CMNs से पीड़ित हो सकता है का आकलन ।

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Protocol

1. निर्माण और रोटेटयोग्य कोर के विधानसभा

  1. वाणिज्यिक ट्यूबलर अंकुर कंटेनरों को संशोधित करें (तत्पश्चात इसे ' कंटेनर ' कहते हैं; सामग्री की तालिका) 19 मिमी चौड़ी x ४८ सेमी लंबाई के उद्घाटन के लिए ।
    1. एक 19 मिमी छेद के साथ एक ड्रिल प्रेस का प्रयोग एक केंद्रीय, पायलट मोड़ ड्रिल के बिना देखा, दो छेद, एक कंटेनर के पक्ष में दूसरे के ऊपर, एक कट (२.५ सेमी व्यास एक्स १२.१ सेमी लंबाई) ताकि छेद के बारे में 1 सेमी के अलावा कर रहे हैं । ड्रिल प्रेस पर एक बाड़ के खिलाफ कंटेनर पकड़ो और एक छोटी गुज्झी कि कंटेनर के अंदर फिट करने में मदद करने के लिए जगह में इसे पकड़ जबकि ड्रिलिंग के साथ बंद हो जाएगा । दरार को रोकने के लिए लचीला प्लास्टिक के साथ एक कंटेनर का प्रयोग करें ।
    2. कैंची, एक तार कटर, या टिन snips के साथ छेद के बीच प्लास्टिक की शेष पतली टुकड़ा कट (कठोर प्लास्टिक के लिए एक सबरे-देखा का उपयोग करें) के बारे में 2 सेमी चौड़ा और 5 सेमी लंबी एक लम्बी खोलने बनाने के लिए ।
    3. दोहराएं कदम 1.1.1-कंटेनर के विपरीत पक्ष पर 1.1.2 ।
  2. नायलॉन मेष और/या जलविरागी झिल्ली के साथ स्लॉट कवर (चित्रा 1a).
    1. कट नायलॉन मेष ४० μm के साथ ९.५ सेमी x ८.५ सेमी टुकड़ों में pores । कई टुकड़ों के रूप में कट के रूप में वहां कंटेनर हैं ।
    2. गोंद नायलॉन जाल पर बाहरी रूप से कुछ मामूली ओवरलैप के साथ दोनों के उद्घाटन को कवर करने के लिए उच्च शक्ति का उपयोग कर कपड़े, औद्योगिक गर्म गोंद ।
    3. यदि पानी की आवाजाही की रोकथाम की जरूरत है, जैसे जब पानी में घुलनशील पोषक तत्वों या स्थिर आइसोटोप का उपयोग कर, एक जलविरागी झिल्ली के साथ नायलॉन मेष परत को कवर31,३२ (सामग्री की मेज) है कि की अनुमति देता है कवक hyphae पास है, लेकिन केवल पानी भाप और तरल पानी नहीं की आवाजाही ।
    4. कंटेनर पर उद्घाटन के आसपास गर्म गोंद प्लेस और नायलॉन जाल के लंबे किनारों के साथ । कपड़े पर कंटेनर रोल उंगलियों जलती हुई से बचने के लिए । कपड़े बढ़त जहां जाल किनारों पर ओवरलैप के साथ गोंद की एक परत जोड़ें । कुछ कार्डबोर्ड पर बढ़त प्रेस को दृढ़ता से इसे सील । हमेशा एक दिशा में लगातार रोल है कि बर्तन या microcosms के भीतर समाप्त कंटेनरों के रोटेशन की एक ही दिशा इतनी है कि छा मेष बढ़त संभवतः सब्सट्रेट में खुदाई करने के लिए धक्का दिया नहीं किया जाएगा ।
    5. एक बार गोंद ठंडा हो गया है, टेप के ऊपर और नीचे कंटेनर के लिए कपड़े के सिरों को ढीला किनारों को रोकने के लिए और एक लचीला टेप का उपयोग कर तेजस्वी, ऐसे बिजली मिस्त्री टेप के रूप में ।
  3. कदम 1.2.5 के रूप में एक ही टेप का उपयोग करना, शंकु अंत के पक्षों पर छोटे छेद को कवर (नहीं नीचे के टिप पर छेद) प्रत्येक कंटेनर के बर्तन के बाकी हिस्सों में जड़ विकास को रोकने के कंटेनर/
  4. जल निकासी प्रदान करते समय मिट्टी की हानि को रोकने के लिए, प्रत्येक कंटेनर के तल में एक गिलास संगमरमर रखें ।
  5. एक नियंत्रण उपचार है कि एक CMN के लिए पौधों के बीच फार्म के लिए कोई क्षमता शामिल नहीं है के लिए, ठोस, असंशोधित कंटेनरों का उपयोग करें (चित्र 1a) ।

2. कंटेनरों के शंक्वाकार सिरों को फिट करने के लिए गमलों या माइक्रोकोएसएमएस की एसेम्बली

  1. सुनिश्चित करने के लिए कंटेनर एक निश्चित स्थिति में ईमानदार खड़े हो जाओ और उचित जल निकासी है, ताकि नीचे ऊपर का सामना करना पड़ रहा है पर एक बर्तन फ्लिप । बर्तन के नीचे चारों ओर कट, समर्थन के लिए एक छोटे से होंठ छोड़ने, एक सबरे-देखा का उपयोग कर ।
  2. पॉलीस्टाइरीन फोम की तैयारी
    1. polystyrene फोम कट, के बारे में ३६ मिमी मोटी, एक सर्कल काटने जिग के साथ एक bandsaw का उपयोग कर बर्तन के नीचे के रूप में एक ही व्यास के लिए ।
    2. एक ड्रिल प्रेस का उपयोग कर फोम में छेद ड्रिल और 19 मिमी छेद देखा (एक केंद्रीय मोड़ ड्रिल के बिना) पैटर्न जिसमें कंटेनर तैनात किया जाएगा में ।
    3. एक लक्ष्य संयंत्र प्रयोग के लिए, इसके आसपास के पड़ोसी व्यक्तियों के लिए समान रूप से दूरी छेद के साथ एक केंद्रीय छेद ड्रिल । एक पॉट के लिए १५.५ सेमी व्यास, अंतरिक्ष छह छेद 12 मिमी के अलावा एक 11 सेमी व्यास सर्कल की परिधि के आसपास (चित्र 1b) ।
    4. एक लघु रूप प्रयोग के लिए (चित्रा 1 सी, डी) हेक्साग्ल या एक वर्ग सरणी में छेद बाहर करना ।

3. मिट्टी और रेत के मिश्रण के साथ कंटेनरों और बर्तनों का भरना

  1. एक वांछित मिट्टी के मिश्रण का चयन करें और एक समान रूप से मिट्टी के साथ कटा हुआ जड़ टुकड़े (1-2 सेमी लंबी) मिश्रण से मिट्टी के लिए एकत्र या पॉट-संस्कृत संरोप कवक क्षेत्र जोड़ें । पौधों के लिए उपलब्ध खनिज पोषक तत्वों की एकाग्रता में कमी करने के लिए एक ऊसर सिलिका रेत या कांच के मोती के साथ वांछित मिट्टी मिक्स ।
  2. drilled फोम या लघु रूप नीचे में भरे कंटेनरों की स्थिति और एक ऊसर सब्सट्रेट के साथ अंतरालीय अंतरिक्ष भरें ।
  3. छोटे रिक्त स्थान भरने में सहायता करने के लिए एक कीप का उपयोग कर पोषक तत्वों से गरीब सिलिका रेत मिश्रण के साथ कंटेनरों के बीच अंतरालीय अंतरिक्ष भरें । पर्याप्त जल निकासी सुनिश्चित करने और मिट्टी की बनावट की नकल, मध्यम कण आकार रेत, जैसे 6-20 ग्रेड, छोटे कण आकार रेत, जैसे 30-65 ग्रेड के साथ, एक सीमेंट मिक्सर में मिक्स ।

4. बर्तनों में CMNs की स्थापना/

  1. संयंत्र pretreatment प्रत्येक कंटेनर में वांछित प्रजातियों में से ' नर्स ' पौधों को बनाए रखने के लिए ताकि वे कंटेनरों के बीच फैल सकता है और CMNs स्थापित कर सकते हैं ।
  2. जब सभी कंटेनरों ने अंकुर की स्थापना की है, तो कतरन से शूट हटा दें ताकि प्रत्येक कंटेनर में केवल एक व्यक्ति रहता है ।
  3. पौध वृद्धि और सीएमएन स्थापना के लिए 2-3 महीने की अनुमति दें ।

5. प्रायोगिक पादपों और उपचारों की स्थापना

  1. बोने या कंटेनरों में रोपाई द्वारा प्रायोगिक पौधों की बिजाई । यदि बोने, सभी कंटेनरों उनकी शूटिंग कतरन द्वारा पूर्व उपचार नर्स पौधों को हटाने से पहले एक अंकुरित अंकुर है जब तक प्रतीक्षा करें । यदि प्रत्यारोपण, अवांछित प्रतिस्पर्धी प्रभाव को रोकने के लिए प्रयोगात्मक अंकुर रोपाई से पहले सभी पूर्व उपचार संयंत्रों क्लिप ।
  2. या तो प्रयोग की अवधि (अक्षुण्ण cmn) के लिए स्थानांतरित नहीं कंटेनरों को छोड़ने या उंहें शारीरिक रूप से तोड़ hyphae के लिए साप्ताहिक घूर्णन द्वारा cmn उपचार स्थापित संशोधित कंटेनरों (विच्छेद cmn के बीच; चित्रा 1a). cmns विच्छेद करते हैं, विशेष रूप से सूर्यानुवर्ती पौधों के लिए, एक पूर्ण रोटेशन के माध्यम से प्रत्येक कंटेनर को घुमाने के लिए अनजाने aboveground बातचीत में फेरबदल से बचने के लिए ।
  3. भारी पानी सभी बर्तन या microcosms रोटेशन के तुरंत बाद अंतरालीय सब्सट्रेट और कंटेनरों के पक्षों के बीच संपर्क पुनर्स्थापित करने के लिए ।

6. CMNs भर में खनिज पोषक तत्व आंदोलन की अनुरेखण

  1. ०.५% 15एन संवर्धित kno3 और राष्ट्रीय राजमार्ग4सीएल के साथ पड़ोसी पौधों fertilize ।
  2. बराबर एकाग्रता के एक 14एन उर्वरक के साथ लक्ष्य व्यक्ति को खाद ।

7. निरीक्षण और प्रयोग के रखरखाव

  1. नियमित रूप से (कम से मासिक) फिर से प्रयोग के पाठ्यक्रम पर बर्तन या microcosms की स्थिति randomize ।
  2. साप्ताहिक माप विकास, जैसे ऊंचाई या सबसे लंबे समय तक पत्ती लंबाई (घास के लिए) पर नजर रखने के लिए जब विकास धीमी गति से शुरू होता है, क्योंकि यह फसल के लिए महत्वपूर्ण है इससे पहले कि पौधों जड़-बाध्य हो जाते हैं ।

8. प्रयोग की कटाई

  1. क्लिप सभी aboveground ऊतक और लेबल लिफाफे कि उनके उपचार, पॉट या microcosm, और स्थिति की पहचान में व्यक्तिगत पौधों जगह है ।
  2. ६० ° c पर लगातार वजन करने के लिए सूखी aboveground ऊतकों । प्रत्येक पादप ऊतक के शुष्क भार को मापें ।
  3. कंटेनरों को निकालने और जड़ों की कटाई से पहले मिट्टी को सूखने दें ।
  4. नाजुक जड़ प्रणालियों से संभव के रूप में ज्यादा मिट्टी के रूप में ब्रश और उंहें पानी की एक पैन में या २५० माइक्रोन ताकना आकार की एक छलनी पर पानी की एक कोमल धारा के तहत धोने ।
  5. जड़ों को हवा सूखी और पूरे जड़ प्रणाली वजन की अनुमति दें ।
  6. जड़ प्रणाली को संयोग से क्लिप और ५०% इथेनॉल में जड़ टुकड़े की दुकान । वे३३दाग रहे है के बाद, ग्रिडलाइन प्रतिच्छेदन विधि३४का उपयोग कर रूट औपनिवेशीकरण के परिमाणन के लिए इन टुकड़ों का उपयोग करें ।
  7. शेष रूट प्रणाली फिर से वजन और एक लेबल कागज लिफाफे में स्टोर करने के लिए सूखी वजन के आकलन के लिए ६० डिग्री सेल्सियस पर सूखी । पूरे रूट सिस्टम के वजन की गणना करने के लिए निम्न समीकरण का उपयोग करें:

Equation 1

9. खनिज पोषक तत्व और स्थिर समस्थानिक विश्लेषण

  1. समूह में बायोमास द्वारा अंकुर "deciles" या 10 समूहों, "octiles" या 8 समूहों, "quartiles" या चार समूहों, आदि के बाद रैंक-उन्हें वजन से आदेश अगर ऊतक मात्रा पाचन के लिए न्यूनतम आवश्यकताओं के लिए बहुत कम है खनिज पोषक तत्व निर्धारित करने के लिए सांद्रता.
  2. खनिज पोषक तत्व और स्थिर आइसोटोप विश्लेषण (सामग्रियों की सारणी) के लिए एक अनुबंधित प्रयोगशाला को पत्तियों के नमूने भेजें ।
    1. समस्थानिक बहुतायत का वर्णन निंनलिखित प्रथागत अभिव्यक्ति का उपयोग:
      Equation 1
      जहां R एक नमूने के 15n/14n अनुपात का प्रतिनिधित्व करता है या मानक जो वायुमंडलीय N है ।
    2. का प्रयोग करें गैर संशोधित, ठोस कंटेनर उपचार पृष्ठभूमि में 15एन अनुपात के लिए एक नियंत्रण के रूप में सेवा करने के लिए निंनलिखित बड़े पैमाने पर संतुलन समीकरण जब 15n की मात्रा बढ़ाता में एक लक्ष्य संयंत्र द्वारा उठाए गए या बरकरार cmn उपचार
      Equation 1
      जहां δ15एन कोई cmn उपचार में लक्ष्य, पड़ोसियों, और लक्ष्य पौधों की समस्थानिक बहुतायत का प्रतिनिधित्व करता है, और एक्स का प्रतिनिधित्व करता है (एक दशमलव अंश के रूप में) प्रतिशत नाइट्रोजन पड़ोसी कंटेनरों से लक्ष्य संयंत्र द्वारा प्राप्त जो लेबल को जोड़ा गया था । δ के लिए मान15Nपड़ोसियों प्रत्येक लक्ष्य संयंत्र composited पड़ोसियों के लिए प्राप्त कर रहे हैं ।

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Representative Results

निर्धारित करने के लिए कैसे CMNs पोषक तत्वों के विभाजन के माध्यम से संयंत्र के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकते हैं, हम Andropogon गेराडीई vitman, एक प्रमुख prairie घास, 6 समान रूप से स्थान पड़ोसियों और अक्षुण्ण, विच्छेद, या कोई cmns के साथ एक लक्ष्य संयंत्र प्रयोग में वृद्धि हुई । हमने पाया है कि विच्छेद या रोकने cmns कम ' लक्ष्य aboveground सूखी वजन (चित्रा 2), सुझाव है कि बरकरार cmns संयंत्र विकास को बढ़ावा दिया । अलग CMNs के साथ पौधों और रोका CMNs विशेष रूप से उनके उपचार के लिए इसी तरह का जवाब दिया, सुझाव है कि कंटेनरों के रोटेशन एक बार एक सप्ताह CMNs के प्रभाव को कम करने में सफल रहा था । गंभीर cmn उपचार, तथापि, एक नियंत्रण के रूप में पसंद किया जा सकता है क्योंकि नायलॉन मेष (जो इस प्रयोग में एक जलविरागी झिल्ली द्वारा overlain था) दोनों बरकरार और विच्छेद उपचार में ऐसे slotted कंटेनरों की मिट्टी के रूप में पानी की गतिशीलता को प्रभावित कर सकते है (घुमाया या नहीं) से अधिक जल्दी है कि गैर संशोधित कंटेनरों में सुखाने ।

प्रतियोगिता, जिसमें एक व्यक्ति के विकास के एक और पास के व्यक्ति के विकास को दबाने, बरकरार CMN उपचार में नहीं बल्कि विच्छेद या कोई Cmn उपचार में पाया गया । हमने पाया है कि केवल जब CMNs लक्ष्य और अभिव्यक्त पड़ोसी आकार बरकरार थे एक नकारात्मक संबंध के रूप में रैखिक प्रतीपगमन (चित्रा 3) द्वारा प्रदर्शन किया है । गंभीर और कोई cmns उपचार एक दूसरे से अलग नहीं था, और एक साथ, उनकी ढलान काफी शूंय से अलग नहीं किया था । इसलिए, वे काफी बरकरार CMNs उपचार के नकारात्मक ढलान से मतभेद (चित्रा 3) । इसके अलावा, हमने पाया है कि gini गुणांक, आकार असमानता का एक उपाय है कि शूंय से एक में शूंय एक पूरी तरह से बराबर आकार वितरण को दर्शाता है, उपचार के बीच मतभेद । बरकरार cmns उपचार सबसे बड़ी असमानता10,३५,३६था । आकार असमानताएं आबादी के भीतर प्रतिस्पर्धा से प्रभावित हैं, खासकर जब बड़े व्यक्तियों संसाधन अधिग्रहण पर हावी है, जिससे असमान छोटे व्यक्तियों के विकास को दबाने, भी असममित प्रतियोगिता के रूप में जाना३७ , ३८.

क्या खनिज पोषक तत्वों की वृद्धि सीमित थे, और यदि CMNs उन पोषक तत्वों के लिए प्रतिस्पर्धा तेज करने में योगदान खनिज पोषक तत्वों की पत्ती ऊतक सांद्रता की तुलना के माध्यम से निर्धारित किया गया था संयंत्र आकार बनाम । सभी खनिज पोषक तत्वों का मूल्यांकन किया, हमने पाया कि केवल Mn पत्ती ऊतक सांद्रता सकारात्मक लक्ष्य संयंत्र सभी उपचार से अधिक सूखी वजन के साथ जुड़े थे, ढलान के बीच कोई महत्वपूर्ण अंतर के साथ, सुझाव है कि Mn सीमित हो सकता है सभी उपचार के बीच विकास (चित्रा 4) । फिर भी, प्रतीपगमन रेखा उंनयन, जो उपचार के बीच मतलब सांद्रता में मतभेद सुझाव है, CMN विच्छेद और रोकथाम से प्रभावित थे । मतलब पत्ते N सांद्रता काफी CMN उपचार से प्रभावित नहीं थे, लेकिन N एकाग्रता काफी लक्ष्य पौधों की aboveground सूखी वजन के साथ कम हो, ऊतक N३९पर संयंत्र के आकार की एक संभावित ' कमजोर प्रभाव ' का सुझाव है, ४०. इसलिए, N हमारे प्रयोग में विकास सीमित खनिज पोषक तत्व की संभावना नहीं थी । इसी तरह के प्रयोग में, मतलब पत्ते पी काफी CMN उपचार से प्रभावित था, लेकिन यह भी एक कमजोर प्रभाव दिखाया जब बरकरार Cmn३५के साथ पौधों के लिए संयंत्र के आकार की तुलना में ।

की जांच करने के लिए यदि cmns अलग से परस्पर व्यक्तियों के बीच विभाजन खनिज पोषक तत्वों, हम संयंत्र आकार बनाम पत्ती के ऊतकों में 15एन के लिए लक्ष्य संयंत्र ऊतक का आकलन किया । हम 15एन लेबल केवल पड़ोसियों के कंटेनर के लिए जोड़ा था । हमने पाया है कि अक्षुण्ण CMNs के साथ लक्ष्य पौधों दोनों अंय उपचार, जो एक दूसरे से अलग नहीं था की तुलना में उच्च 15N सांद्रता था (चित्रा 5a) । हालांकि लक्ष्य aboveground सूखी वजन दोनों अक्षुण्ण और विच्छेद CMNs उपचार पर पड़ोसियों के कंटेनर से प्राप्त नाइट्रोजन की राशि के साथ जुड़ा हुआ था, अक्षुण्ण CMNs एक दृढ़ता से सकारात्मक था, काफी अलग ढलान से विच्छेद CMNs की है कि उपचार (चित्रा 5B) । इन परिणामों का सुझाव है कि बड़े पौधों, संभावित प्रचुर मात्रा में photosynthate के साथ, अधिक से अधिक 15N प्राप्त cmns से पड़ोसी कंटेनरों में पहुंचने से छोटे लक्ष्य व्यक्तियों था । हमारे परिणाम भी सुझाव है कि जलविरागी झिल्ली सफलतापूर्वक मुक्त पानी (और बाद में 15N) बर्तन के भीतर आंदोलन को रोका ।

एक और घुमाया-कोर लक्ष्य संयंत्र प्रयोग में, अमरूद (Psidium guajava) पेड़ अंकुर बड़े बर्तनों के भीतर एम्बेडेड बड़ा अंकुर कंटेनरों में उगाया गया था, और सभी (बड़े बर्तन सहित) एक ही अपेक्षाकृत पोषक तत्वों से भरपूर मिट्टी से भर रहे थे मिश्रण. जब CMNs पड़ोसियों के अभाव में रोटेशन से विच्छेद कर रहे थे, संयंत्र विकास काफी ठोस कंटेनरों के भीतर पौधों के रूप में एक ही आकार को कम, सुझाव है कि घुमाया पौधों बस बड़े बर्तन की पूरी मिट्टी की मात्रा का उपयोग कम था (चित्रा 6 ). जब लक्ष्य पौधों पड़ोसियों के किसी भी संख्या थी, संयंत्र आकार समान आकार में कमी आई, और CMNs विच्छेद के किसी भी सांख्यिकीय detectable प्रभाव गायब हो गया (चित्रा 6) ।

एक क्षेत्र प्रयोग में घुमाए पीवीसी पाइप से बना कोर का उपयोग कर, हम में से एक के साथ एक क्षेत्र प्रयोग में संयंत्र के प्रदर्शन पर extrअराडीकल कवकजाल के प्रभाव की जांच (sapindus सैपोनेरिया एल) अंकुर (चित्रा 7) । हालांकि पाइप से परे extrकारिक कवकजाल तेरह महीने के प्रयोग के दौरान संयंत्र के विकास पर थोड़ा प्रभाव था, यह पाइप के रोटेशन से अलग पत्ते N, पी और घन सांद्रता काफी हद तक (25% या अधिक) ।

Figure 1
चित्रा 1. में कंटेनरों का प्रयोग सेटअप बरकरार, विच्छेद, या नियंत्रण उपचार (क), एक लक्ष्य संयंत्र प्रयोग में बर्तन (ख), या एक हेक्सागोनल (सी) या स्क्वायर (डी) कंटेनर के लेआउट के साथ microcosms । संशोधित कंटेनरों पर डार्क ओवल स्पॉट फफूंद hyphae के लिए एक ४० μm नायलॉन जाल के साथ कवर कंटेनर में एक खोलने के लिए घुसना (एक) कर रहे हैं । आम mycorrhizal नेटवर्क कंटेनरों की कोई रोटेशन के साथ बरकरार रहना, रोटेशन से विच्छेद कर रहे हैं, या एक ठोस प्लास्टिक कंटेनर (एक) के साथ स्थापित करने से रोका जाता है । एक लक्ष्य संयंत्र पॉट प्रयोग में, कंटेनरों एक फोम नीचे में रखा जा सकता है कि उंहें पदों () । एक लघु रूप प्रयोग के लिए, नीचे एक हेक्सागोनल सरणी में एक ' लक्ष्य ' व्यक्ति (सी), या चार निकटतम पड़ोसियों और एक और चार के साथ एक वर्ग सरणी में छह equidistant, निकटतम पड़ोसियों के साथ बाहर रखी द्वारा कर सकते हैं, थोड़ा और अधिक दूर, कर्ण प्रत्येक ' लक्ष्य ' (D) के लिए पड़ोसियों । पैनल बी को वर्मिजेविज़ एट अल.10से संशोधित किया गया है । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्रा 2. माध्य (± SE) अबोवेग्राउंड और बेलोग्राउंड ड्राई वेट (g) आम mycorrhizal नेटवर्क उपचार के बीच लक्ष्य एंड्रपोगॉन gerardii व्यक्तियों की. अबोवभूमि के शुष्क भार को फोड़े के ऊपर धनात्मक मान के रूप में दर्शाया जाता है तथा बेलोग्राउंड शुष्क भार को फोड़े के नीचे धनात्मक मान दिया जाता है । Aboveground सूखी वजन सलाखों के एक ही पत्र से सबसे ऊपर है Tukey ईमानदारी से महत्वपूर्ण अंतर के बाद ɑ = ०.०५ पर अस्थाई परीक्षण से अलग नहीं है । Belowground सूखी वजन उपचार के बीच अलग नहीं था और इस प्रकार, पत्र द्वारा सबसे ऊपर नहीं हैं । यह आंकड़ा वर्मिजेविज़ एट अल.10से संशोधित किया गया है । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 3
चित्रा 3. कुल पड़ोसी (जी) बनाम लक्ष्य संयंत्र अबोवेग्राउंड सूखी वजन (जी) Andropogon गेराडीआइ पौधों के लिए । बरकरार आम mycorrhizal नेटवर्क (CMNs) के साथ पौधों काले त्रिकोण और एक ठोस लाइन, ग्रे चौकों और एक डैश्ड लाइन द्वारा विच्छेद CMNs के साथ, और सफेद हीरे और एक बिंदीदार रेखा से कोई CMNs के साथ प्रतिनिधित्व कर रहे हैं । यह आंकड़ा वर्मिजेविज़ एट अल.10से संशोधित किया गया है । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 4
चित्रा 4. लक्ष्य अबोवेग्राउंड ड्राई वजन (जी) बनाम पत्तियों के मैंगनीज सांद्रता (μजी · जी-1) एंड्रपोगॉन gerardiiके । बरकरार आम mycorrhizal नेटवर्क (cmns) के साथ पौधों को काले त्रिकोण और एक ठोस लाइन, ग्रे चौकों और एक डैश्ड लाइन द्वारा विच्छेद CMNs के साथ, और सफेद हीरे और एक बिंदीदार रेखा से कोई CMNS के साथ प्रतिनिधित्व कर रहे हैं । यह आंकड़ा वर्मिजेविज़ एट अल.10से संशोधित किया गया है । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 5
चित्रा 5. δ15न (‰) ± SE लक्ष्य के andropogon गेराडीआइ व्यक्तियों (एक) बरकरार आम mycorrhizal नेटवर्क के साथ (cmns; काले सलाखों), विच्छेद cmns (ग्रे सलाखों), और कोई cmns (सफेद सलाखों) और प्रतिशत नाइट्रोजन के साथ पौधों द्वारा पड़ोसी कंटेनर मिट्टी से प्राप्त परिवेशी सूर्य (त्रिकोण) या छाया (ग्रे चौकों) बनाम लक्ष्य aboveground सूखी वजन (जी में बरकरार CMNs) ख). सलाखों के पैनल में एक ही पत्र के द्वारा सबसे ऊपर एक है Tukey ईमानदारी से महत्वपूर्ण अंतर के बाद ɑ = ०.०५ पर अस्थाई परीक्षण से अलग नहीं है । ये आंकड़े वर्मिजेविज़ एट अल.10से संशोधित किए गए हैं । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 6
चित्रा 6. माध्य (± SE) अबोवेग्राउंड और बेलोग्राउंड ड्राई वेट (g) का लक्ष्य psidium गुअज्व व्यक्तियों के बीच सामान्य mycorrhizal नेटवर्क्स (cmns) और पड़ोसी उपचार. साथ फोड़े, एक कोई पड़ोसी उपचार "0N", "द्वारा एक पड़ोसी द्वारा प्रतिनिधित्व किया है 1N," आदि, जबकि कोई CMNs के साथ एक नियंत्रण उपचार (inoculated ठोस कंटेनर और कोई पड़ोसियों) प्रकाश छायांकन और पत्र "सी" द्वारा प्रतिनिधित्व किया है । बरकरार CMNs के साथ पौधों की बायोमास ठोस सलाखों के द्वारा प्रतिनिधित्व कर रहे हैं, जबकि विच्छेद CMNs के साथ उन hachured हैं । अबोवभूमि के शुष्क भार को फोड़े के ऊपर धनात्मक मान के रूप में दर्शाया जाता है तथा बेलोग्राउंड शुष्क भार को फोड़े के नीचे धनात्मक मान दिया जाता है । सलाखों के एक ही पत्र से सबसे ऊपर है Tukey ईमानदारी से महत्वपूर्ण अंतर के बाद ɑ = ०.०५ पर अस्थाई परीक्षण से अलग नहीं है । Aboveground और नियंत्रण उपचार के belowground सूखी वजन केवल बरकरार है और कोई पड़ोसियों के साथ CMN उपचार विच्छेद के साथ तुलना में थे (ग्रीक पत्र द्वारा संकेत) क्योंकि नियंत्रण उपचार में एक अतिरिक्त कारक के रूप में पड़ोसियों को शामिल नहीं किया । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 7
चित्रा 7. घुमाया गया कोर विधि का एक क्षेत्र प्रयोग करने के लिए एक्सटेंशन (a) और प्रतिनिधि 13 महीने पुराने sapindus के साथ सैपोनेरिया एल अंकुर (घुमाया नहीं) और गंभीर (घुमाया) आम mycorrhizal नेटवर्क (ख) । polyvinyl क्लोराइड पाइप (9 सेमी व्यास x 20 सेमी ऊंचाई) एक छेद के साथ drilled थे-दो का विरोध किया जोड़े में चार ५.३ सेमी व्यास छेद है देखा । छेद 30 μm pores के साथ एक नायलॉन रेशम स्क्रीन मेष के साथ कवर किया गया था जिसके माध्यम से extrअराडीकल कवकजाल दोनों से और कोर जो रोपण स्थल () से मिट्टी से भर रहे थे में विस्तार सकता है । आम mycorrhizal नेटवर्क बरकरार रखा गया या एक बड़े पाइप-रिंच का उपयोग कर रोटेशन से विच्छेद । युग्मित घुमाया और गैर घुमाया कोर के पदों (के बारे में 20 सेमी के अलावा) एक लीची ग्रोव (एक) में स्थित प्रयोगात्मक साजिश में पांच tranसंप्रदायों के साथ हर 2 मीटर झंडे द्वारा चिह्नित कर रहे हैं । extrical कवकजाल को कम करने के विघटन के सबूत एन, पी और सीयू ऊपर ले जाना हरितहीन पौधों "घुमाया" लेबल द्वारा दिखाया गया है कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

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Discussion

हमारे परिणाम वाणी है कि हमारे घुमाया कोर विधि तेजी से belowground संयंत्र बातचीत में CMNs की भूमिका पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं । वहां कई महत्वपूर्ण कदम प्रोटोकॉल में हैं, तथापि, कि अगर बदल गया है, के लिए CMN प्रभाव का पता लगाने की क्षमता को प्रभावित करने की क्षमता है । यह एक पोषक तत्व गरीब माध्यम के साथ कंटेनरों आसपास के मध्यवर्ती क्षेत्र को भरने के लिए महत्वपूर्ण है । हमारे असफल में, घुमाया-अमरूद के पेड़ अंकुर के साथ मुख्य लक्ष्य संयंत्र प्रयोग, हालांकि वहां पड़ोसियों के किसी भी संख्या की उपस्थिति में लक्ष्य वृद्धि का एक चिह्नित कमी थी, belowground प्रतियोगिता पर CMNs का कोई प्रभाव नहीं पाया गया, शायद क्योंकि बर्तन भर में खनिज पोषक तत्व की उपलब्धता । इसके विपरीत, घुमाया कोर के बीच एक पोषक तत्व गरीब मध्यम का उपयोग सुनिश्चित करता है कि hyphae पड़ोसी कंटेनर जो अक्सर hyphae और जड़ों से भर रहे है में पहुंचना चाहिए (विशेष रूप से जब जड़ के साथ काम-गहन घास) । पड़ोसी कंटेनर में Extrअराडीकल hyphae इस प्रकार रूट सिस्टम के साथ सीधे प्रतिस्पर्धा में हैं और एक सीएमएन से जुड़े पौधों के बीच ऐसे ' पैच ' से प्राप्त खनिज पोषक तत्वों विभाजन चाहिए । बेलोग्राउंड इंटरेक्शन्स detectable बनाने में एक और महत्वपूर्ण घटक aboveground प्रतियोगिता से बचने के लिए है । हमारे अमरूद प्रयोग से पता चला है कि अतिरिक्त मिट्टी की मात्रा का उपयोग का प्रभाव स्पष्ट है जब लक्ष्य पौधों कोई पड़ोसियों था अनिवार्य रूप से सफाया जब लक्ष्य बनवली पड़ोसियों द्वारा छायांकित थे । घास का उपयोग जो ज्यादातर खड़ी है, या अंकुर पत्ती मुकुट को ओवरलैप को रोकने के लिए हो जाना करने के लिए aboveground बातचीत को कम करने में मदद मिलेगी ।

कुछ हद तक कठोर कंटेनरों के बजाय मेष बैग का उपयोग, रोटेशन के माध्यम से विच्छेद CMNs की आसानी के साथ एक लंबे प्रयोग को बनाए रखने में महत्वपूर्ण है । एक cmn प्रयोग में एक प्रारंभिक प्रयास में, के लिए जाल बैग के बीच एक चाकू खींचने की कोशिश कर cmn न केवल क्षतिग्रस्त बैग जो जड़ों से बहर सकता है लेकिन यह भी कृपापूर्वक मृदा वातन में वृद्धि हुई थी के परिणामस्वरूप लग रहा था नाटकीय रूप से बढ़ाया संयंत्र वृद्धि जब CMNs विच्छेद किया गया । क्योंकि घुमाया कोर दृष्टिकोण धीरे एक अपरिमित स्थिति में प्रत्येक कंटेनर चालें (पॉट या microcosm के तल पर समर्थन स्थिति छेद करने के लिए धंयवाद), यह सब्सट्रेट व्यवधान और संभावित aeration के आसपास कम करता है । यह बिल्कुल महत्वपूर्ण है, तथापि, अच्छी तरह से कंटेनरों के रोटेशन के बाद बर्तन पानी के लिए कम प्रजनन वापसी, मध्यवर्ती रेत सब्सट्रेट को बारीकी से कंटेनरों से संपर्क करें ।

प्रस्तावित घुमाया कोर विधि CMNs और extrअराडीकल mycelia के कामकाज के बारे में सवालों की एक किस्म का जवाब देने के लिए कई तरीकों से संशोधित किया जा सकता है । उदाहरण के लिए, CMNs प्रदान करने के लिए होस्ट संयंत्रों के लिए उपलब्ध कार्बन की मात्रा छायांकन द्वारा कम किया जा सकता है10. छाया कपड़ा के आसपास लिपटे संशोधित अंकुर संरक्षक व्यक्तिगत कंटेनरों को घेरना करने के लिए कार्बन प्रोविजनिंग को कम करने में सफल रहा था CMNs और इस तरह, CMNs10से 15एन ऊपर उठाना । इसके अतिरिक्त, जनसंख्या संरचना बड़े microcosms में जांच की जा सकती है (चित्रा 1 सी, डी) कई पौधों, एक व्यक्ति में प्रत्येक, घुमाया कंटेनर शामिल । यह ध्यान दें करने के लिए महत्वपूर्ण है, तथापि, कि देखभाल करने के लिए छद्म रूप से बचने४१ जब ऐसा कर लिया जाना चाहिए । व्यक्तिगत पौधों सबसे निश्चित रूप से नहीं ' replicates ' क्योंकि वे एक microcosm में अंय पौधों से स्वतंत्र नहीं हैं । इसके बजाय, पूरे प्रयोगात्मक इकाई (पॉट या microcosm) एक दोहराने की है, यही वजह है कि हम औसत इस्तेमाल किया या पॉट प्रति पड़ोसी संयंत्र आकार totaled विचरण या रैखिक हीनतियों का विश्लेषण चलाने से पहले ।

हमारे दृष्टिकोण क्षेत्र के अध्ययन के लिए संशोधित किया जा सकता है के लिए रूट प्रतियोगिता बाहर और बरकरार CMNs के प्रभाव की जांच । नायलॉन रेशम स्क्रीन मेष के साथ कवर बड़े छेद के साथ पीवीसी पाइप टुकड़े के साथ कंटेनरों प्रतिस्थापन द्वारा, घुमाया कोर कठोर क्षेत्र की स्थिति का सामना कर सकते हैं, के रूप में Soapberry प्रयोग में । हमारे अमरूद पॉट प्रयोग करने के लिए इसी तरह, तथापि, संभावित CMNs विच्छेद का प्रभाव सिर्फ मिट्टी की मात्रा से जो खनिज पोषक तत्वों का अधिग्रहण किया जा सकता है सीमित से प्रतिष्ठित नहीं किया जा सकता है ।

हमारे दृष्टिकोण के पौधों की एक नियंत्रित, सावधान तुलना प्रदान करता है cmns बनाम mycorrhizal पौधों कि लगातार परस्पर नहीं कर रहे है (बजाय पौधों की पूरी तरह से mycorrhizal की कमी) । इसलिए, यह प्रकृति के पहलुओं mimics, जैसे अंकुर स्थापित CMNs में शामिल होने के रूप में के रूप में अच्छी तरह से कर रहा हूं कवक के एक कमरे का उपयोग करें । हाल के काम का प्रदर्शन किया है कि अलग हूं कवक प्रजातियों के पौधों के लिए विभिंन गुणवत्ता भागीदार हो सकता है, और है कि एक जड़ प्रणाली पर AM कवक की एक दूसरी प्रजातियों की उपस्थिति के लिए बदले में अधिक फास्फोरस प्रदान करने के लिए एक ' असहकारी ' कवक प्रजातियों को प्रेरित कर सकते है जब रूट सिस्टम४२पर अकेले से कार्बन । इसके अलावा, कवक की विभिंन प्रजातियों के संयंत्र मेजबान, जैसे सूखा और लवणता सहिष्णुता या रोगज़नक़े2से संरक्षण के लिए खनिज पोषक तत्व अधिग्रहण के अलावा अंय लाभ प्रदान कर सकते हैं । ये निष्कर्ष CMNs स्थापित करने के लिए कवक के एक सुइट के उपयोग के महत्व को रेखांकित करते हैं । इसके यथार्थवाद के बावजूद, हमारे दृष्टिकोण का एक विशिष्ट सीमा प्रयोग अवधि है । कंटेनर या पीवीसी पाइप के आकार के समय की लंबाई की सीमा पौधों से पहले जड़ हो जाती है, और इस प्रकार केवल अंकुर या युवा रोपित करने के लिए ध्यान केंद्रित सीमित करता है । फिर भी, हम सबमिट करते है कि लक्ष्य के डिजाइन में काफी लचीलापन है संयंत्र घुमाया-कोर प्रयोगों में या तो या दोनों लक्ष्यों और पड़ोसियों के तरीके CMNs की भूमिकाओं को समझने की एक विस्तृत विविधता में हेरफेर किया जा सकता है ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

हम दोनों गुमनाम समीक्षकों को उनके सुझावों के लिए शुक्रिया अदा करना चाहेंगे । हम भी कई स्नातक जो बर्तन, microcosms, और slotted कंटेनरों के निर्माण के साथ मदद की है और जो बनाए रखने और संचयन प्रयोगों के साथ सहायता की है धंयवाद । हम भी स्टार्टअप धन के लिए उत्तर केंद्रीय कॉलेज धंयवाद (JW के लिए) और वर्तमान सुविधाओं, साथ ही एक उत्तर मध्य कॉलेज रिक्टर अनुदान प्राप्त करने के लिए एशले Wojciechowski एक इन विधियों का उपयोग कर प्रयोग का समर्थन । इस काम का हिस्सा एक राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन डॉक्टरेट शोध प्रबंध सुधार अनुदान (देब-१४०१६७७) द्वारा वित्त पोषित किया गया ।

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

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References

  1. Remy, W., Taylor, T. N., Hass, H., Kerp, H. Four hundred-million-year-old vesicular arbuscular mycorrhizae. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 91, (25), 11841-11843 (1994).
  2. Smith, S. E., Read, D. J. Mycorrhizal Symbiosis. 3 edn, Academic Press. (2008).
  3. Giovannetti, M., Avio, L., Sbrana, C. Mycorrhizal Networks. Springer. 41-67 (2015).
  4. Giovannetti, M., Sbrana, C. Cell Biology of Plant and Fungal Tip Growth. Vol. 328. Nato Science Series, Sub-Series I: Life and Behavioural Sciences. Cresti, A., Heath, M., Geitmann, I. B. 221-231 (2001).
  5. Giovannetti, M., Sbrana, C., Avio, L., Strani, P. Patterns of below-ground plant interconnections established by means of arbuscular mycorrhizal networks. New Phytologist. 164, (1), 175-181 (2004).
  6. Avio, L., Pellegrino, E., Bonari, E., Giovannetti, M. Functional diversity of arbuscular mycorrhizal fungal isolates in relation to extraradical mycelial networks. New Phytologist. 172, (2), 347-357 (2006).
  7. Giovannetti, M., et al. At the root of the wood wide web: self recognition and nonself incompatibility in mycorrhizal networks. Plant Signaling & Behavior. 1, (1), 1-5 (2006).
  8. Miller, R., Kling, M. J. The importance of integration and scale in the arbuscular mycorrhizal symbiosis. Plant and Soil. 226, (2), 295-309 (2000).
  9. Miller, R., Jastrow, J., Reinhardt, D. R. External hyphal production of vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi in pasture and tallgrass prairie communities. Oecologia. 103, (1), 17-23 (1995).
  10. Weremijewicz, J., Sternberg, L. dS. L. O., Janos, D. P. Common mycorrhizal networks amplify competition by preferential mineral nutrient allocation to large host plants. New Phytologist. (2016).
  11. Fellbaum, C. R., et al. Fungal nutrient allocation in common mycorrhizal networks is regulated by the carbon source strength of individual host plants. New Phytologist. 203, (2), 646-656 (2014).
  12. Lekberg, Y., Hammer, E. C., Olsson, P. A. Plants as resource islands and storage units--adopting the mycocentric view of arbuscular mycorrhizal networks. FEMS Microbiol Ecol. 74, (2), 336-345 (2010).
  13. Jakobsen, I., Hammer, E. C. Mycorrhizal Networks. Springer. 91-131 (2015).
  14. Jakobsen, I., Rosendahl, L. Carbon flow into soil and external hyphae from roots of mycorrhizal cucumber plants. New Phytologist. 115, (1), 77-83 (1990).
  15. Kiers, E. T., et al. Reciprocal rewards stabilize cooperation in the mycorrhizal symbiosis. Science. 333, (6044), 880-882 (2011).
  16. Hartnett, D. C., Hetrick, B. A. D., Wilson, G. W. T. Mycorrhizal influence on intra- and interspecific neighbour interactions among co-occuring prairie grasses. Journal of Ecology. 81, (4), 787-795 (1993).
  17. Hetrick, B. A. D., Wilson, G. W. T., Todd, T. C. Differential responses of C3 and C4 grasses to mycorrhizal symbiosis, phosphorus fertilization, and soil microorganisms. Canadian Journal of Botany. 68, (3), 461-467 (1990).
  18. Johnson, D., Leake, J. R., Read, D. J. Novel in-growth core system enables functional studies of grassland mycorrhizal mycelial networks. New Phytologist. 152, (3), 555-562 (2001).
  19. Leake, J. R., et al. Networks of power and influence: the role of mycorrhizal mycelium in controlling plant communities and agroecosystem functioning. Canadian Journal of Botany-Revue Canadienne De Botanique. 82, (8), 1016-1045 (2004).
  20. Babikova, Z., et al. Underground signals carried through common mycelial networks warn neighbouring plants of aphid attack. Ecology Letters. 16, (7), 835-843 (2013).
  21. Schüepp, H., Miller, D. D., Bodmer, M. A new technique for monitoring hyphal growth of vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi through soil. Transactions of the British Mycological Society. 89, (4), 429-435 (1987).
  22. Miller, D. D., Bodmer, M., Schüepp, H. Spread of endomycorrhizal colonization and effects on growth of apple seedlings. New Phytologist. 111, (1), 51-59 (1989).
  23. Jakobsen, I., Gazey, C., Abbott, L. K. Phosphate transport by communities of arbuscular mycorrhizal fungi in intact soil cores. New Phytologist. 149, (1), 95-103 (2001).
  24. Johnson, D., Leake, J., Ostle, N., Ineson, P., Read, D. J. In situ 13CO2 pulse‐labelling of upland grassland demonstrates a rapid pathway of carbon flux from arbuscular mycorrhizal mycelia to the soil. New Phytologist. 153, (2), 327-334 (2002).
  25. Johnson, D., Leake, J., Read, D. J. Transfer of recent photosynthate into mycorrhizal mycelium of an upland grassland: short-term respiratory losses and accumulation. of 14C. Soil Biology and Biochemistry. 34, (10), 1521-1524 (2002).
  26. Walder, F., et al. Mycorrhizal networks: Common goods of plants shared under unequal terms of trade. Plant Physiology. 159, (June 2012), 789-797 (2012).
  27. Song, Y. Y., et al. Interplant communication of tomato tlants through underground common mycorrhizal networks. Plos One. 5, (10), e13324 (2010).
  28. Merrild, M. P., Ambus, P., Rosendahl, S., Jakobsen, I. Common arbuscular mycorrhizal networks amplify competition for phosphorus between seedlings and established plants. New Phytologist. 200, (1), 229-240 (2013).
  29. Janos, D. P., Scott, J., Aristizábal, C., Bowman, D. M. J. S. Arbuscular-mycorrhizal networks inhibit Eucalyptus tetrodonta seedlings in rain forest soil microcosms. Plos One. 8, (2), e57716 (2013).
  30. Wyss Lozano Hoyos, T. Pinus elliottii var. densa Seedling Performance Reflects Ectomycorrhizas, Soil Nutrient Availability and Root Competition. (2010).
  31. Mäder, P., Vierheilig, H., Alt, M., Wiemken, A. Boundries between soil compartments formed by microporous hydrophobic membranes (GORE-TEX) can be crossed by vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi but not by ions in the soil solution. Plant and Soil. 152, 201-206 (1993).
  32. Mäder, P., et al. Transport of 15N from a soil compartment separated by a polytetrafluoroethylene membrane to plant roots via the hyphae of arbuscular mycorrhizal fungi. New Phytologist. 146, (1), 155-161 (2000).
  33. Brundrett, M., Bougher, N., Dell, B., Grove, T. Working with Mycorrhizas in Forestry and Agriculture. (1996).
  34. McGonigle, T. P., Miller, M. H., Evans, D. G., Fairchild, G. L., Swan, J. A. A new method which gives an objective-measure of colonization of roots by vesicular arbuscular mycorrhizal fungi. New Phytologist. 115, (3), 495-501 (1990).
  35. Weremijewicz, J., Janos, D. P. Common mycorrhizal networks amplify size inequality in Andropogon gerardii monocultures. New Phytologist. 198, (1), 203-213 (2013).
  36. Weremijewicz, J., O’Reilly, L. dS. L., Janos, D. P. Arbuscular common mycorrhizal networks mediate intra-and interspecific interactions of two prairie grasses. Mycorrhiza. 1-13 (2017).
  37. Weiner, J. Asymmetric competition in plant populations. Tree. 5, (11), 360-364 (1990).
  38. Damgaard, C., Weiner, J. Describing inequality in plant size or fecundity. Ecology. 81, (4), 1139-1142 (2000).
  39. Johnson, C. R., Joiner, J. N., Crews, C. E. Effects of N, K, and Mg on growth and leaf nutrient composition of 3 container grown woody ornamentals inoculated with mycorrhizae. Journal of the American Society for Horticultural Science. 105, (2), 286-288 (1980).
  40. Estrada-Luna, A. A., Davies, F. T., Egilla, J. N. Mycorrhizal fungi enhancement of growth and gas exchange of micropropagated guava plantlets (Psidium guajava L.) during ex vitro acclimatization and plant establishment. Mycorrhiza. 10, (1), 1-8 (2000).
  41. Hurlbert, S. H. Pseudoreplication and the design of ecological field experiments. Ecological Monographs. 54, (2), 187-211 (1984).
  42. Argüello, A., et al. Options of partners improve carbon for phosphorus trade in the arbuscular mycorrhizal mutualism. Ecology Letters. 19, (6), 648-656 (2016).

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