بررسی کلنیزاسیون دوگانه Rhizophagus irregularis و Serendipita indica در جو در سطوح مختلف فسفر با به‌کارگیری آنتی‌بادی منوکلونال

آب و خاک

مقاله 6، دوره 37، شماره 2 - شماره پیاپی 88، خرداد و تیر 1402، صفحه 261-279   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.2023.79849.1230

نویسندگان

وحیده دین محمدی^{* 1}؛ ناصر علی اصغرزاد²؛ لیلی عاقبتی ملکی³

¹گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

²گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی،استاد بیولوژی و بیوتکنولوژی خاک دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

³استادیار گروه ایمونولوژی، دانشکده پزشکی، مرکز تحقیقات ایمونولوژی، دانشگاه علوم پزشکی تبریز، تبریز، ایران

چکیده

مطالعات اخیر نشان می‌دهد که اغلب گیاهان زراعی و باغی علاوه بر همزیستی با قارچ‌های میکوریز آربوسکولار می‌توانند همراه با قارچ‌ اندوفیت S. indica نیز ایجاد همزیستی کنند. مقدار بالای فسفر قابل‌جذب در خاک سبب محدودیت کلنیزاسیون قارچ‌های میکوریز آربوسکولار در ریشه می‌شود اما در خصوص تأثیر آن بر همزیستی قارچ اندوفیت اطلاعات کافی در دسترس نیست. در این آزمایش گیاه جو (Hordeum vulgare L.) با قارچ‌های R. irregularis (قارچ میکوریز آربوسکولار) و S. indica (قارچ اندوفیت) با سه سطح فسفر خاک (شامل صفر، 10، 20 میلی‌گرم فسفر بر کیلوگرم) از منبع سوپر فسفات تریپل تلقیح شدند. میزان گلومالین (گلیکوپروتئین) در ریشه‌ها و خاک با استفاده از آنتی‌بادی منوکلونال MAb32B11 اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که در حالت تلقیح هر دو قارچ وزن تر و خشک بخش هوایی و ریشه نسبت به تلقیح انفرادی آن‌ها به‌طور معنی‌دار افزایش یافت. در سطح صفر فسفر، غلظت فسفر بخش هوایی و ریشه در تیمارهای دارای R. irregularis به‌طور معنی‌دار بیش‌تر از تیمار بدون قارچ بود. در تلقیح‌های انفرادی یا دوگانه، افزایش سطح فسفر تأثیر معنی‌داری بر غلظت فسفر بخش هوایی و ریشه نداشت. در تلقیح دوگانه قارچ‌ها، گرچه درصد کلنیزاسیون کل بیشتر بود اما سهم هریک از قارچ‌ها در مقایسه با تلقیح­های انفرادی کاهش یافت. با افزایش سطح فسفر درصد کلنیزاسیون در تلقیح­های منفرد و تلقیح دوگانه به‌طور معنی‌دار کاهش یافت. مقدار گلومالین خاک در تیمار R. irregularis زیاد بود اما تیمارهای شاهد بدون قارچ و تلقیح منفرد قارچ S. indica دارای مقدار اندکی گلومالین بودند. گلومالین ریشه‌ در حالت تلقیح دو قارچ (µg.g^-194/1006) کم‌تر از تیمار R. irregularis (µg.g^-149/1924) بود که نشان می‌دهد حضور قارچ S. indica در ریشه، کلنیزاسیون ریشه توسط قارچ R. irregularis را مهار می‌کند. هم‌چنین با افزایش سطح فسفر خاک، مقدار گلومالین ریشه به‌طور معنی‌دار کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها

تلقیح دوگانه؛ قارچ اندوفیت؛ قارچ میکوریز آربوسکولار؛ منوکلونال آنتی‌بادی؛ همزیستی همزمان

مراجع

1. Achatz, B., Von Ruden, S., Andrade, D., Neumann, E., Pons-Kuhnemann, J., Franken, P., Kogel, K.H., & Waller, F. (2010). Root colonization by Piriformospora indica enhances grain yield in barley under diverse nutrient regimes by accelerating early plant development. Plant and Soil, 333, 59-70. http://doi.org/10.1007/s11104-010-0319-0
2. Aliasgharzad, N. (1997). Soil Microbiology and Biochemistry (translation), First edition, Tabriz University Publications.
3. Aliasgharzad, N., Rastin, SN., Towfighi, H., & Alizadeh, A. (2001). Occurrence of arbuscular mycorrhizal fungi in saline soils of Tabriz Plain of Iran in relation to some physical and chemical properties of soil. Mycorrhiza, 11, 119-122. http://doi.org/10.1007/s005720100113
4. Cottenie, A. (1980). Soil and Plant Testing. FAO soils Bullention, 38/2: 94-100.
5. Deshmukh, S., & Kogel, K. (2007). Piriformospora indica protects barley from root disease caused by Fusarium. Journal of Plant Disease and Protection, 114(6), 236-268. http://doi.org/10.1007/BF03356227
6. Dolatabadi, H.K., Mohammadi Goltape, A., Moeini, A., & Verma, A. (2012). Evaluation of different investigations of auxin and fungus Piriformospora indica and Sebacina vermifera on peppermint (Mentha piperita) and thyme (Thymus vulgaris) in vitro. Quarterly Journal of Medicinal Plants, 2(9), 13-22.) In Persian (
7. Feddermann, N., Finaly, R., Boller, T., & Elfstrand, M. (2010). Functional diversity in arbuscular mycorrhiza-the role of gene expression, phosphorus nutrition and symbiotic efficiency. Fungal Ecology, 3, 1-8. http://doi.org/10.1016/j.funeco.2009.07.003
8. Ghabuli, M., Shahriari, F., Sepehari, M., Marashi, H., & Hosseini Salekdeh, A. (2011). The effect of the endophytic fungus Piriformospora indica on some characteristics of barley Hordeum vulgare under drought stress conditions, Journal of Agroecology, 3(3), 328-336.) In Persian(
9. Gholami, A., & Kochaki, A. (2010). Mycorrhiza in Sustainable Agriculture (translation), Shahrood University Publications.
10. Hallasgo, A.M., Spangl, B., Steinkellner, S., & Hage-Ahmad, K. (2020). The fungal endophyte Serendipita williamsii does not affect Phosphorus status but carbon and nitrogen dynamics in Arbuscular Mycorrhizal tomato plants. Journal of Fungi, 6(4), 233. http://doi.org/10.3390/jof6040233
11. Heidarianpour, MB., Aliasgharzad, N., & Olsson, PA. (2020). Positive effects of co-inoculation with Rhizophagus irregularis and Serendipita indica on tomato growth under saline conditions, and their individual colonization estimated by signature lipids. Mycorrhiza, 30(4), 455-466. http://doi.org/10.1007/s00572-020-00962-y
12. Jansa, J., Finlay, R., Wallander, H., Smith, F.A., & Smith, S.E. (2011). Role of mycorrhizal symbioses in phosphorus cycling. p.137-168. In :Phosphorus in action, vol 6. Springer, Berlin, Heidelberg.
13. Junker, A., Muraya, M.M., Weigelt-Fischer, K., Arana-Ceballos, F., Klukas, Ch., Melchinger, A.E., Meyer, Rh.C., Riewe, D., & Altmann, Th. (2015). Optimizing experimental procedures for quantitative evaluation of crop plant performance in high throughput phenotyping systems. Plant Science, 5, http://doi.org/ 10.3389/fpls.2014.00770
14. Koide, R.T., & Kabir, Z. (2000). Extraradical hyphae of the mycorrhizal fungus Glomus intraradices can hydrolyse organic phosphate. New Phytologists, 148(3), 511-517. http://doi.org/10.1046/j.1469-8137.2000.00776.x
15. Kormanic, P.P., & Graw, M.C. (1982). Methods and Principles of Mycorrhizal Research. Quantification of VA mycorrhizae in plant roots. p. 37-45. In: Schenck NC (Ed). Saint Paul Minnesota American, Phytopathological Society.
16. Kumari, R., Kishan, H., Bhoon, YK., & Varma, A. (2003). Colonization of cruciferous plants by Piriformospora indica. Current Science, 85, 1672-1674.
17. Malekzadeh, E., Majidi, J., Aliasgharzad, N., & Abdolalizadeh, J. (2016). The effect of lead on the glomalin content of hypha and root reactive with monoclonal antibody and Bradford in both in vitro and pot culture conditions. Journal of Water and Soil, 30(2), 605-618. (In Persian with English abstract). http://doi.org/10.22067/JSW.V30I2.47802
18. Najafi, N., Mostafaei, M., Dabagh Mohammadi Nasab, A., & Ostan, S. (2013). Effect of intercropping and farmyard manure on the growth, yield and protein concentration of corn, bean and bitter Vetch, Science of Agriculture and Sustainable Production, 23(1), 115-99. (In Persian with English abstract)
19. Neumann, E., & George, E. (2004). Colonization with the arbuscular mycorrhizal fungus Glomus mosseae (Nicol & Gred) enhanced phosphorus uptake from dry soil in Sorghum bicolor (L.). Plant and Soil, 261, 245-255. http://doi.org/10.1023/B:PLSO.0000035573.94425.60
20. Nichols, K.A. (2003). Characterization of glomalin, a glycoprotein produced by arbuscular mycorrhizal fungi.D Dissertation. p.285.University of Maryland, College Park, Mryland.
21. Nichols, K.A., & Wright, S.F. (2004). Contribution of fungi to soil organic matter in agroecosystems. p. 179-198. In: F Magdoff and RP Weil (eds). Soil Organic Matter in Sustainable Agriculture. CRC Press, Florida.
22. Norrif, IR., Read, D.J., & Varma, A.K. (1992). Methods in Microbiology Techniques for Study of Mycorrhiza. Academic press, London.
23. Olsson, PA., Rahm, J., & Aliasgharzad, N. (2010). Carbon dynamics in mycorrhizal symbioses is linked to carbon costs and phosphorus benefits. FEMS Microbiology Ecology, 72(1), 125–131. http://doi.org/10.1111/j.1574-6941.2009.00833.x
24. Rai, M., Acharya, D., Singh, A., & Varma, A. (2001). Positive growth responses of the medicinal plants Spilanthes calva and Withania somnifera to inoculation by Piriformospora indica in a field trial. Mycorrhiza, 11(3), 123–128. http://doi.org/10.1007/s005720100115
25. Rai, M., & Varma, A. (2005). Arbuscular mycorrhiza-like biotechnological potential of Piriformosporaindica, which promotes the growth of Adhatodavasica. Journal of Biotechnology, 8, 107-111.
26. Ratnayake, M., Leonard, R.T., & Menge, J.A. (1978). Root exudation in relation to supply of phosphorus and its possible relevance to mycorrhizal formation. New Phytologist, 81, 543-552.
27. Richardson, A.E., Barea, J.M., McNeil, A.M., & Prigent-Combaret, C. (2009). Acquisition of phosphorus and nitrotrogen in rhizosphere and plant growth promotion by microorganisms. Plant and Soil, 321, 305-339. http://doi.org/10.1007/s11104-009-9895-2
28. Rillig, M.C. (2004). Arbuscular mycorrhizal and terrestrial ecosystem processes. Ecology Letters, 7(8), 740-754. https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2004.00620.x
29. Rillig, MC., & Mummey, DL. (2006). Mycorrhizas and soil structure. New Phytologist, 171(1), 41-53. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2006.01750.x
30. Rosier, C.L., Hoye, A.T., & Rillig, M.C. (2006). Glomalin –related soil protein: assessment of current detection and quantification tools. Soil Biology and Biochemistry, 38(8), 2205-2211. http://doi.org/10.1016/j.soilbio.2006.01.021
31. Sanders, F.E., & Tinker, P.B.H. (1973). Phosphate flow into mycorrhizal roots. Pesticide Science, 4, 385-395.
32. Schenck, N.C., & Perez, Y. (1988). Mannual for the Identification of VA Mycorrhizal Fungi. p. 241. IN:Vesicule Arbuscular Mycorrhizal, 1453 Fifield Hall, University of Florida, Gainesville, Florida, USA.
33. Turner, B.L., Lambers, H., Condron, L.M., Carmer, M.D., Leake, J.R., Richardson, A.E., & Smith, S.E. (2013). Soil microbial biomass anh the fate of phosphorus during long-term ecosystem development. Plant and Soil, 367, 225-234. http://doi.org/ 10.1007/s11104-012-1493-z
34. Verma, S., Varma, A., Rexer, KH., Hassel, A., Kost, G., Sarabhoy, A., Bisen, P., Butehorn, B., & Franken, P. (1998). Piriformospora indica, gen. et sp. Nov., a new root-colonizing fungus. Mycologia, 90(5), 896-903. http://doi.org/10.1080/00275514.1998.12026983
35. Vlot, AC., Dempsey, DA., & Klessig, DF. (2009). Salicylic acid a multifaceted hormone to combat disease. Annual Review of Phytopathology, 47, 177-206.  http://doi.org/10.1146/annurev.phyto.050908.135202
36. Waller, F., Achatz, B., Blatruschat, H., Fodor, J., Becker, K., Fischer, M., Heier, T., Huckelhoven, R., Neumann, C., Wettstein, D., Franken, P., & Kogel, KH.( 2005). The endophytic fungus Piriformospora indica reprograms barley to salt-stress tolerance, disease resistance, and higher yield. Proceeding of the National Academy of Sciences, 102(38), 13386-13391. http://doi.org/10.1073/pnas.0504423102
37. Westerm, L.Z. (1990). Soil Testing and Plant Analysis. Soil Science Society of America Journal, Inc. Madison, Wisconsin USA.
38. Williams, S.C.K., Vestberg, M., & Uosukainen, M. (1992). Effects of fertilizers and arbuscular mycorrhizal fungi on the post-vitro growth of micropropageted strawberry. Agronomie, 12(10), 851-857. http://doi.org/10.1051/agro:19921020
39. Wright, S.F., Franke-Synder, M., Morton, J.B., & Upadhyaya, A. (1996). Time-course study and partial characterization of a protein on hyphae of arbuscular mycorrhizal fungi during active colonization of roots. Plant and Soil, 181(2), 193-203. https://doi.org/10.1007/BF00012053
40. Wright, S.F., & Upadhyaya, A. (1999). Quantification of arbuscular mycorrhizal fungi activity by the glomalin concentration on hyphal traps. Mycorrhiza, 8, 283–285 . https://doi.org/10.1007/s005720050247
41. Zhu, Y.G., & Miller, R.M. (2003). Carbon cycling by arbuscular mycorrhizal fungi in soil-plant system. Trends in Plant Science, 8, 407-409. https://doi.org/10.1016/s1360-1385(03)00184-5