Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 2012, 12 (3), 511-524
Frühe arbuskuläre Mykorrhiza-Besiedlung von Weizen, Gerste und Hafer in Andosolen Südchiles
C. G. Castillo1,3*, F. Puccio1, D. Morales1, F. Borie2,3 und E. Sieverding4
1Universidad Católica de Temuco, Facultad de Recursos Naturales, Escuela de Agronomía, Casilla 15-D , Temuco, Chile.
*Korrespondierender Autor: [email protected]
2Universität von La Frontera, Departamento de Ciencias Químicas y Recursos Naturales, Temuco, Chile.
3wissenschaftlicher und technologischer Bioressourcenkern (BIOREN), Universidad de La Frontera, Casilla 54-D, Temuco, Chile.
4universität Hohenheim, Institut für Pflanzenproduktion und Agrarökologie in den Tropen und Subtropen, Garbenstr. 13, 70599 Stuttgart, Deutschland.
Abstract
In Getreide, das in südchilenischen Andosolen angebaut wird, können arbuskuläre Mykorrhizapilze (AM) eine Hauptrolle für die Phosphor (P) -Aufnahme spielen. Da der Erwerb von P in frühen Wachstumsstadien für Getreide von entscheidender Bedeutung ist, untersuchten wir die Entwicklung von einheimischem AM in den ersten 45 Tagen nach dem Pflanzen von zwei Weizen-, Gersten- und Hafersorten in zwei typischen Andosolen der Region unter einem Haus. Die Mindesttemperaturen lagen nachts zwischen – 5 ° C und + 5 ° C und tagsüber zwischen 18 ° C und 30 ° C. Die Ergebnisse zeigten, dass die Wurzelbiomasse aller Arten in beiden Böden bis 30 Tage zunahm und danach bis 45 Tage konstant blieb. Die Intensität der AM-Infektion (Wurzelbereich und Wurzelbiomasse infiziert) war nach 15 Tagen gering, nahm von 15 auf 30 Tage leicht zu und stieg von 30 auf 45 Tage stark und signifikant an. Pflanzenarten und -sorten unterschieden sich in der Wurzelbiomassebildung, nicht jedoch in Häufigkeit und Intensität der Infektion mit AM-Strukturen. Daher wiesen die Getreidearten und -sorten mit mehr Wurzelproduktion eine höhere Gesamtbiomasse an Mykorrhizawurzeln auf, und diese können möglicherweise mehr von AM profitieren. Es wird auch der Schluss gezogen, dass Getreide in frühen Wachstumsphasen zuerst in die Wurzelentwicklung und dann in die Pilzbiomasse investiert.
Schlüsselwörter: Getreide, Physiologie, Symbiose, Wurzelbesiedlung, Wurzelbiomasse.
1. Einleitung
Südchile ist das Hauptproduktionsgebiet von Weizen, Gerste und Hafer in Chile (ODEPA, 2011). Es ist in der Literatur gut etabliert, dass die Andosole in der Region wenig verfügbare Nährstoffe enthalten und dass Phosphor (P) -Mangel die Weizenproduktion einschränken kann (Pino et al., 2002). Die Versauerung des Bodens durch hohe Niederschläge und die Verwendung von Ammoniumdüngern (Mora und Demanet, 1999) erhöhen das Problem der geringen P-Verfügbarkeit weiter. Es wurde früher postuliert, dass das Management der einheimischen arbuskulären Mykorrhizapilze (AM) ein wertvolles agronomisches Instrument sein kann, um den Erwerb von Getreide auf biologische Weise zu optimieren und so die Bodenproduktivität und die Getreideerträge zu steigern (Sieverding, 1991). Es besteht kein Zweifel, dass die AM-Symbiose zwischen Pflanzenwurzeln und glomeromycoteanischen Pilzen ihre primäre Bedeutung für die P-Aufnahme und P-Versorgung von Pflanzen hat, insbesondere unter edaphischen Bedingungen, bei denen P nicht leicht verfügbar ist (Finlay, 2008). Darüber hinaus wurden mehrere andere vorteilhafte Wirkungen von AM-Pilzen auf Pflanzen berichtet, wie verbesserte Wasserbeziehungen (Auge, 2004), Toleranz gegenüber Salzstress (Daei et al., 2009) und toxische Elemente in Böden (Karimi et al., 2011). Auch eine verbesserte Wurzelgesundheit wurde immer dann berichtet, wenn die AM-Assoziation hergestellt wurde, bevor wurzelpathogene oder Nematodenangriffe auftraten (Pfleger und Linderman, 2002).
Wir waren aus zwei Gründen an der frühen Entwicklung von AM in Wurzeln der drei Getreidearten interessiert:
a) Pflanzenernährungsstudien haben gezeigt, dass der P-Erwerb in frühen Getreidewachstumsstadien für ihre Getreideproduktion entscheidend ist. Zum Beispiel Elliott et al. (1997) zeigten in Experimenten, die in Australien durchgeführt wurden, dass jeder P-Mangel bis zum Weizenwachstumsstadium 30 (Bestockung beendet, Stängelverlängerung beginnen, Zadock et al., 1974) wird die Erträge erheblich einschränken. Ein P-Mangel innerhalb von 15 Tagen nach der Aussaat verringerte die Pflanzenhöhe, das Wurzelwachstum und die Getreideerträge. Forschung des Potash and Phosphorus Institute (Snyder et al., 2003) hat auch in vielen Feldforschungsstudien in den USA und Kanada deutlich gezeigt, dass die frühe P-Versorgung von Weizen für die Bestockung der Ernte und schließlich für die Getreidekornproduktion wichtig ist. In: Li et al. (2006) haben gezeigt, dass mehr als 50% der P-Akquisition während der ersten 36 Tage des Weizenanbaus durch Mykorrhiza erfolgte. Daher, zu wissen, dass die frühe P-Ernährung für Getreide so wichtig ist, und zu wissen, dass AM für die P-Ernährung so entscheidend ist, Wir beschlossen, die AM-Entwicklung von jeweils zwei Weizensorten systematisch zu untersuchen, Gerste und Hafer in zwei repräsentativen Böden Südchiles mit ihren einheimischen AM-Pilzpopulationen.
b) Der andere Grund für das Interesse an der frühen Entwicklung von Wurzeln in Getreide hängt mit der Wurzelgesundheit zusammen. Wie oben erwähnt, wurde festgestellt, dass AM für die Wurzelgesundheit von großer Bedeutung ist, als AM zuerst etabliert wurde, bevor Wurzelpathogene oder Nematoden angegriffen wurden. Der zweite Grund für die systematische Untersuchung der frühen AM-Entwicklung in Wurzeln von kleinkörnigem Getreide wie Weizen, Gerste und Hafer war, ob es Unterschiede zwischen Getreidearten und -sorten in der frühen AM-Entwicklung gibt. Diese Informationen können zu einem späteren Zeitpunkt für Studien zur „Rhizosphärengesundheit“ bei Getreide von Bedeutung sein.
Es ist bekannt, dass die AM-Etablierung und Wurzelbesiedlung von Getreide von a) den im Boden vorhandenen AM-Pilzen und vom Keimpotential / der Stimulation infektiöser Pilzpropagules abhängt (Jeffries et al., 2003); b) die Anfälligkeit der Getreidearten und -sorten, sich mit AM-Pilzen zu infizieren (Boyetchko und Tewari, 1995), wobei auch genetische Erkennungsfaktoren beteiligt sind (Gadkar et al., 2001; Balestrini und Lanfranco, 2006) und c) die edaphischen und biotischen Bedingungen und Eigenschaften des Bodens wie Nährstoffstatus, pH-Wert, Wasserhaltekapazität, Belüftung, Gehalt an organischer Substanz (Medina und Azcón, 2010) sowie das Vorhandensein oder Fehlen anderer Rhizosphären- und Bodenmikroorganismen (Welc et al., 2010). Die Wechselwirkungen dieser drei Hauptkomponenten, die den Aufbau der Symbiose beeinflussen, sind ziemlich komplex, aber am Ende sind die Besiedlungsniveaus innerhalb des Wurzelgewebes das Ergebnis dieser Wechselwirkungen. Daher haben wir in der aktuellen Studie die Ergebnisse solcher Wechselwirkungen untersucht, indem wir die Häufigkeit und Intensität der AM-Infektion in Wurzeln gemessen und mit der Spross- und Wurzelentwicklung verglichen haben.
2. Materialien und Methoden
Pot-Experimente wurden im Juli und August 2010 in einem nicht beheizten Kunststoffhaus an der Universidad Catolica de Temuco durchgeführt. Dies ist die übliche Zeit, in der Getreide normalerweise auf dem Feld in Südchile gepflanzt wird. Die Lufttemperaturen in diesem Kunststoffhaus lagen zwischen -5 ° C und 5 ° C während der Nacht als Minimum und maximal zwischen 18 ° C und 30 ° C während der Tageszeit (Abbildung 1).
Für den Test wurden zwei Böden verwendet, die beide typische Andosole für Südchile sind. Ein Boden stammte von der landwirtschaftlichen Versuchsstation Pillanlelbún der Universidad Católica de Temuco, Comuna de Lautaro, und der andere von einem Feld in der Nähe von Cunco (Tabelle 1). Der Boden von Pillanlelbún war vor unserer Verwendung mit Kartoffeln kultiviert worden, während der andere Boden in den letzten Jahren Getreide hatte, bevor er im Experiment verwendet wurde. Böden unterschieden sich im verfügbaren P (Olsen und Sommer, 1982) und im Gehalt an organischer Substanz (Walkley und Black, 1934). Der pH-Wert des Bodens (gemessen in Boden:Wasser im Verhältnis 1:2,5) lag zwischen pH 5,6 und 6,0.
Böden wurden auf dem Feld aus einer Tiefe von 5 – 20 cm gesammelt. Sie wurden gesiebt und durch ein Sieb mit 0,5 cm Maschenöffnung homogenisiert; 250 ml Erde wurden in 300 ml Plastiktöpfe gefüllt. In der Studie wurden zwei verschiedene Weizen-, Gersten- und Hafersorten verwendet (Tabelle 2); Diese Sorten sind in der Region La Araucanía, dem Zentrum der südchilenischen Getreideproduktion, weit verbreitet. Die Samen wurden oberflächlich desinfiziert und dann in Petrischalen aus Kunststoff vorgekeimt. Ein Samen pro Topf wurde kurz nach der Keimung der Radikel gepflanzt. Dies geschah, um sicherzustellen, dass in allen Töpfen homogen gekeimtes Saatgut gepflanzt wurde. Während der Versuchszeit wurden keine Düngemittel zugesetzt. Die Bodenfeuchtigkeit wurde bei der Wasserhaltekapazität der Böden gehalten. Solche Feuchtigkeitsniveaus sind im Winter und frühen Frühling auch auf dem Feld üblich.
Von jeder Pflanzensorte wurden zwölf Töpfe ausgesät. Vier Töpfe wurden jeweils 15 Tage nach dem Pflanzen geerntet (DAP), für Hafer bei 21 DAP (H1), 30 DAP (H2) und 45 DAP (H3). Zweite und dritte Ernte entsprachen den Pflanzenwachstumsstadien 1.12 und 1.13 (zwei und drei Blätter entfaltet, Zadock et al., 1974). Die erste Ernte von Hafer verzögerte sich, da frühere eigene Untersuchungen keine Mykorrhiza-Wurzelinfektion bei 15 DAP gezeigt hatten.
Für jede Ernte wurden Pflanzentriebe in Bodennähe geschnitten und das Frischgewicht bestimmt. Die Wurzeln wurden sorgfältig von Erde befreit und frisches Gewicht hergestellt. Nachdem die gesamte Wurzelprobe in etwa 1 cm lange Segmente geschnitten worden war, wurde stichprobenartig eine Teilprobe frischen Wurzelmaterials entnommen. Diese Teilprobe wurde zur Bestimmung der AM-Kolonisation verwendet. AM-Pilzstrukturen in Wurzeln wurden nach Erhitzen in 2 bei 60°C für 5 min mit 0,05% Trypanblau gefärbt (Phillips und Hayman, 1970).5% KOH bei 60°C für 12 min, Spülen dann in wenigen Wasserwechseln und Ansäuern der Wurzeln in 1%iger Salzsäure bei Raumtemperatur für 1 h. Die gefärbten Wurzelsegmente wurden in destilliertem Wasser und 4 °C gelagert, bis sie zur Objektträgerpräparation verwendet wurden. Dreißig Wurzelsegmente (etwa 1 cm lang) jeder Behandlung wurden auf drei Objektträgern in einer Polyvinylalkohol-Milchsäure-Glycerin-Lösung (Koske und Tessier, 1983) montiert und bei 100 ^ 00-facher Vergrößerung unter einem Olympus YS100-Lichtmikroskop untersucht. Die Häufigkeit der Mykorrhiza-Infektion (F %) wurde bewertet, indem die Anzahl der infizierten 1-cm-Wurzelsegmente (no) mit der Gesamtzahl der beobachteten 1-cm-Wurzelsegmente (N) in Beziehung gesetzt wurde: F% = 100 (N-no) / N. Die Intensität der AM-Infektion im Wurzelkortex wurde durch das Fünf-Klassen-Klassifizierungssystem nach der von Trouvelot et al. (1986). Diese Messung basiert auf der Infektion (M%) in jedem Wurzelsegment mit Werten von 0 bis 5. Zahlen geben den Anteil der vom Pilz besiedelten Wurzelrinde an: 0 = ohne Besiedlung; 1 = Besiedlungsspur; 2 = weniger als 10%; 3 = von 11 bis 50%; 4 = von 51 bis 90%; und 5 = mehr als 90% des Volumens des Wurzelsegments, das vom Pilz besetzt ist. M% wurde durch die folgende Gleichung geschätzt: M% = (95n5 + 70n4 + 30n3 + 5n2 + n1) / N, wobei n5, n4, n3, n2 und n1 die Anzahl der Fragmente in den jeweiligen Kategorien 5, 4, 3, 2 und 1 sind (Alarcón und Cuenca, 2005). Die mit Mykorrhiza infizierte Wurzelbiomasse wurde durch Multiplikation des Wurzelfrischgewichts mit M% berechnet.
Statistische Analyse
Die Daten wurden unter Verwendung von Mittelwerten und Standardabweichungen analysiert, die in den Diagrammen im Abschnitt Ergebnisse angezeigt werden.
3. Ergebnisse
Triticum aestivum L.
Das Trieb- und Wurzelfrischgewicht nahm bis 30 Tage nach der Pflanzung zu (DAP) und blieb danach in beiden Böden nahezu konstant (Abbildung 2). Die Biomasseproduktion war im Pillanlelbún-Boden etwas höher. Weizen var. „Bakán“ (CV-1) hatte eine höhere Produktion als var. „Kumpa“ (CV-2). Die Häufigkeit der infizierten Wurzeln war hoch zwischen etwa 15-50% bei 15 DAP und stieg auf mehr als 30-70% bei 30 DAP und 45 DAP mit geringen Unterschieden zwischen den Sorten. Die Intensität der AM-Infektion war bis 30 DAP niedrig und nahm danach in beiden Böden und beiden Sorten stark zu. Es gab kleine Unterschiede zwischen den Sorten. Bei der Berechnung der infizierten Wurzelbiomasse zeigte sich jedoch, dass var. „Bakán“ hatte mehr Infektionen als var. „Kumpa“, aber ohne große Unterschiede zwischen den Böden (Abbildung 2).
Hordeum vulgare L.
Das Wachstum der Gerstensorten folgte im Laufe der Zeit ungefähr dem gleichen Muster wie die Weizensorten (Abbildung 3). Während die Biomasseproduktion von var. „Sebastián“ war im Pillanlelbún-Boden deutlich höher, im Cunco-Boden wurden keine Unterschiede zwischen den Sorten festgestellt. Auch gab es wenig Zunahme der Biomasse über die Wachstumsperiode in Cunco Boden. Die Häufigkeit der AM-Wurzelinfektion lag zwischen 30 und 80% mit var. „Sebastián“ und die Infektionshäufigkeit stiegen in beiden Böden von 15 auf 30 DAP. Wenig oder keine Antwort wurde im Laufe der Zeit in Infektion frequencv mit var gefunden. „Barke“. Intensitv der AM-Infektion in Cunco Boden war ähnlich wie bei Weizen, aber in Pillanlelbún Boden var. „Sebastián“ erhöhte die Infektionsintensität im Laufe der Zeit linear, während er sich in var befand. „Barke“ -Intensität und infizierte Biomasse waren bei 15 fection niedrig ;und 30 Tage bevor es zunahm (Abbildung 3).
Avena sativa L
Die Zunahme des Haferwachstums im Laufe der Zeit hing von der Sorte und dem Boden ab (Abbildung 4). Weniger Zunahme der Biomasse im Laufe der Zeit wurde mit var gefunden. „Supernova“ als mit var. „Pepita“. In Cunco Boden var. „Pepita“ erhöhte die Biomasse im Laufe der Zeit stärker als im Pillanlelbún-Boden. Während die Häufigkeit der AM-Wurzelinfektion im Pillanlelbún-Boden mit der Zeit etwas zunahm, und mehr mit var. „Supernova“ als bei „Pepita“ lag die Infektionshäufigkeit nur in Cunco-Böden zu allen Zeiten und bei beiden Sorten bei etwa 30%. Die Infektionsintensität und die infizierte Wurzelbiomasse waren bei 21 und 30 DAP sehr niedrig und nahmen bis 45 DAP beträchtlich zu. Die Unterschiede zwischen den Sorten waren gering, außer dass die Wurzelbiomasse im Cunco-Boden mit Var niedrig blieb. „Supernova“ bei 45 DAP (Abbildung 4).
Allgemeiner Pflanzenarteneffekt
Hafer, gefolgt von Gerste, produzierte im Durchschnitt die meiste Biomasse aller Sorten und Böden. Weizen hatte eine signifikant geringere Biomasseproduktion und einen geringen Anstieg im Laufe der Zeit (Abbildung 5). Als Weizen, Gerste und Hafer als Hauptfaktoren für die AM-Wurzelinfektion verglichen wurden (Abbildung 5), war klar, dass die Häufigkeit der Wurzelinfektion bei allen drei Arten bei der ersten Ernte ähnlich war und bis 30 DAP ohne weitere Zunahme bis 45 DAP anstieg. Im Allgemeinen scheint es jedoch, dass Weizen die höchste AM-Infektionshäufigkeit aufwies, gefolgt von Gerste und Hafer, die die niedrigste Häufigkeit aufwiesen. Die Infektionsintensität war bei allen drei Arten bei der ersten und zweiten Ernte gering und stieg danach bei der dritten Ernte stark und signifikant an. Dort wurde kein Unterschied in der Infektionsintensität zwischen Weizen und Gerste festgestellt, aber es scheint, dass Hafer immer niedrigere Infektionsintensitäten aufwies. Interessanterweise wiesen alle drei Pflanzenarten bei jeder Ernte dieselbe infizierte Wurzelbiomasse auf, und die infizierte Wurzelbiomasse nahm für die drei Arten im Laufe der Zeit auf die gleiche Weise zu (Abbildung 5).
Abbildung 5. Allgemeine Hauptwirkung der Pflanzenarten Weizen (W), Gerste (B) und Hafer (O) auf die Wachstumsparameter (Spross- und Wurzelfrischgewicht) und die Mykorrhizabesiedlungsparameter (Infektionshäufigkeit, Infektionsintensität und infizierte Wurzelbiomasse) bei der ersten Ernte (15 oder 21 Tage nach der Pflanzung DAP; H1), 30 DAP (H2) und 45 DAP (H3). Mittelwerte von zwei Sorten und zwei Böden pro Kultur werden mit Standardabweichung dargestellt.
Allgemeiner Bodeneffekt
Die Biomasseproduktion war im Boden von Pillanlelbún vorläufig besser, aber die Abweichung zwischen den Pflanzenarten war groß (Abbildung 6). Als die beiden Böden hinsichtlich der Häufigkeit der AM-Infektion verglichen wurden, war klar, dass die Infektion von der ersten bis zur zweiten Ernte zunahm und danach konstant blieb. Die Variation zwischen den Pflanzen war hoch (Abbildung 6). Die Wurzelinfektionsintensität entwickelte sich im Laufe der Zeit in beiden Böden genau gleich. Die Infektionsintensität betrug bis zur zweiten Ernte weniger als 5% und stieg bei der dritten Ernte auf mehr als 15%. Infizierte Wurzelbiomassen nahmen im Laufe der Zeit stark von 30 auf 45 DAP zu. Die infizierte Wurzelbiomasse war im Pillanlelbún-Boden etwas höher.
Abbildung 6. Allgemeine Hauptwirkung von Böden (S1: Pillanlelbún, S2: Cunco) auf Wachstumsparameter und Mykorrhizabesiedlungsparameter (Infektionshäufigkeit, Infektionsintensität und infizierte Wurzelbiomasse) bei der ersten Ernte (15 oder 21 Tage nach der Pflanzung, DAP; H1), 30 DAP (H2) und 45 DAP (H3). Mittel von drei Getreidearten und jeweils zwei Sorten werden mit Standardabweichung dargestellt.
4. Diskussion
Es ist in der Literatur gut etabliert, dass die frühe Entwicklung von Infektionen in Pflanzenwurzeln einer sigmoidalen Funktion mit typischerweise 3 Phasen folgt: einer verzögerten, einer exponentiellen und einer Plateau-Infektionsphase (Allen, 2001). Wir hatten ein ähnliches Muster, wenn wir die prozentuale Intensität der AM-Wurzelinfektion und der infizierten Wurzelbiomasse verwendeten, aber die Plateauphase wurde zum Zeitpunkt des Experiments nicht erreicht. Die Häufigkeit der Wurzelinfektion folgte eher dem Muster der Wurzelbiomasseproduktion, was eine erhöhte Häufigkeit im Laufe der Zeit bedeutet, ebenso wie die Wurzelbiomasse zunahm.
In Anbetracht der Haupteffekte von Pflanzenarten und Boden scheint es, dass Triebe und Wurzelbiomasse aller Arten um bis zu 30 DAP zunahmen und dann konstant blieben. Im Gegensatz dazu war die AM-Wurzelinfektionsintensität und die infizierte Wurzelbiomasse bis 30 Tage nach der Aussaat im Allgemeinen gering und stieg dann bis 45 DAP stark an. Daher scheint es, dass die Anlage zuerst in die Produktion von Wurzelbiomasse investiert hat, bevor Photosyntheseprodukte für die AM-Pilzentwicklung und die AM-Pilzbiomasse in Wurzeln verwendet wurden. Solche Beziehungen klingen aus physiologischer Sicht logisch und Kohlenstoff- und Nährstoffsenken-Quellen-Beziehungen wurden beschrieben (Podila und Douds, 2000), aber dies wurde in früheren Studien mit Weizen, Gerste und Hafer, soweit wir wissen, nicht so gezeigt.
Insgesamt war die Häufigkeit der AM-Infektion bei Weizenpflanzen höher als bei Gerste und Hafer (Abbildung 5 bei der letzten Ernte), und die prozentuale Intensität der Wurzelinfektion deutete darauf hin, dass Hafer weniger infiziert war als die beiden anderen Getreidearten. Die Wurzelbiomasse mit mykorrhizalen Strukturen war jedoch mit 35-40 mg bei allen drei Getreidearten ähnlich, während die gesamte Wurzelfrischbiomasse zwischen den Getreidearten von 90 bis 280 mg pro Pflanze stark variierte. Dieses Ergebnis könnte Anlass zu der Schlussfolgerung geben, dass entweder die Getreidearten die Photosyntheseflüsse genetisch steuern, um entweder mehr Wurzel- oder Pilzbiomasse zu erzeugen, oder dass AM-Pilze in diesem frühen Pflanzenwachstumsstadium unter den gegebenen klimatischen Bedingungen einfach nur begrenzt mehr Biomasse produzieren. Ein genauerer Blick auf die Sortenebene zeigt (Abb.2-4), dass jene Sorten mit mehr Wurzelproduktion im Allgemeinen auch mehr infizierte Wurzelbiomasse aufwiesen. Wir können davon ausgehen, dass die Wurzelbiomasse mit der Wurzellänge korrelierte und dass durch intensivere Bodenerkundung mehr Wurzeln mit AM-Pilzpropagules infiziert wurden, die gleichmäßig in den homogenisierten Böden verteilt waren. Sieverding (1991) fand solche Korrelationen mit anderen Pflanzenarten wie Maniok. Somit können Getreidegenotypen mit mehr Wurzeln theoretisch native Mykorrhizapopulationen effektiver nutzen. In dieser Studie haben wir die Nährstoffaufnahme der Getreidegenotypen nicht untersucht und weitere Studien müssen klären, welche Nährstoffmengen von der Pilzbiomasse aufgenommen werden und welcher Anteil von der Wurzel selbst. Ein weiterer Aspekt ergibt sich auch aus den Ergebnissen: Wenn wir davon ausgehen, dass mehr amorphe Wurzelbiomasse für die Wurzelgesundheit und den Wurzelschutz gegen Krankheitserreger wichtig ist, dann sind Weizenwurzeln relativ besser geschützt als Hafer- oder Gerstenwurzeln, da Weizen das kleinste Verhältnis von nicht infizierter zu infizierter Wurzelbiomasse aufwies.
Bodeneigenschaften können die Pflanzenentwicklung und die frühe Pflanzenentwicklung beeinflussen (Abbildung 6). Cunco-Boden hatte ein höheres verfügbares P als der Boden von Pillanlelbún, und dies könnte der Grund dafür sein, dass die Gesamtmenge an AM-infizierter Wurzelbiomasse im Cunco-Boden vorläufig geringer war. Solche negativen Auswirkungen höherer verfügbarer P-Gehalte in Böden auf die AM-Entwicklung waren zuvor eindeutig nachgewiesen (Ning und Cumming, 2001; Li et al., 2006). Aus unseren Ergebnissen können wir jedoch nicht erklären, warum Hafer bei der Biomasseproduktion in den beiden Böden anders reagiert hat als Weizen und Gerste (Abbildungen 2, 3, 4). Es ist noch nicht klar, ob die geringere Biomasseproduktion von Weizen und Gerste in Cunco als im Pillanlelbún-Boden auf eine verringerte oder verzögerte AM-Entwicklung im Cunco-Boden zurückzuführen ist, dies sollte jedoch in Zukunft untersucht werden. Es kann sein, dass die unterschiedliche Entwicklung der Sorten mit ihrer genetischen Fähigkeit zusammenhängt, kurz nach der Keimung unter den gegebenen klimatischen Bedingungen in diesen Böden mehr Spross- und Wurzelbiomasse zu produzieren. Aus den Ergebnissen ging klar hervor, dass diejenigen Sorten, die eine höhere Sprossbiomasse aufwiesen, auch eine höhere Wurzelbiomasseproduktion aufwiesen. Obwohl sich die Wurzelbiomassen zwischen den Sorten unterschieden, unterschieden sich die beiden Sorten jeder der untersuchten Getreidearten nicht in der Intensität der Wurzelinfektion. Dies ist interessant, da es bedeuten könnte, dass unter den Testbedingungen die Anfälligkeit der Sorten für AM-Infektionen ähnlich war und dass genetische Unterschiede zwischen den Sorten den Mykorrhiza-Infektionsprozess nicht beeinflussten. Die Frage der Empfindlichkeit und Verträglichkeit von AM-Pilzen mit Pflanzensorten war und ist derzeit von großem wissenschaftlichen Interesse (Boyetchko und Tewari, 1995; Garg und Chandel, 2010). Successibility-Studien mit molekularbiologischen Werkzeugen könnten in Zukunft von großem Interesse sein, um den frühen AM-Entwicklungsprozess bei Getreide teilweise zu erklären.
5. Schlussfolgerungen
Über die frühe arbuskuläre Mykorrhiza (AM)-Entwicklung bei Weizen, Gerste und Hafer liegen in der Literatur nur wenige Informationen vor. Es ist auch schwierig, unsere Ergebnisse mit denen in der Literatur (z. B. Rubio et al., 1991), wo leicht unterschiedliche AM-Parameter und -Methoden zur Untersuchung von AM angewendet wurden. Wir schließen aus der aktuellen Studie, dass sowohl die AM-Infektionsintensität als auch die Entwicklung der Wurzelbiomasse wichtige Parameter für die Untersuchung der frühen AM-Entwicklung in Getreide sind. Pflanzen investieren Photosyntheseprodukte vorzugsweise in Wurzelbiomasse (bis zu 30 Tage nach dem Pflanzen), bevor die Biomasse zunimmt. Die frühe Entwicklung der Pilzbiomasse in Wurzeln kann in erster Linie durch Wurzelwachstumsmuster in einem bestimmten Boden beeinflusst werden. Da das Ziel dieser Studie nicht darin bestand, den P-Erwerb in den frühen Getreidewachstumsstadien zu untersuchen, müssen weitere Untersuchungen zeigen, ob es für die P-Aufnahme und die Wurzelgesundheit von Vorteil ist, die frühen Mykorrhiza-Infektionsprozesse in Getreide durch agronomische Inputs wie Saatgut zu beschleunigen und zu verbessern Behandlung mit Naturprodukten oder mit Chemikalien.
Danksagung
Diese Studie wurde finanziert durch das FONDECYT-Projekt 11090014 der Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica, CONICYT, Chile.
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