Symbiosis relationship between some arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and Salsola laricina and its effect on improving plant growth parameters

Document Type: Systematics and Biodiversity of Fungi

Authors

1 PhD Student, Combat Desertification, Faculty of Desert Studies, Semnan University, Semnan, Iran

2 Assistant Prof., Department of Afforestation in Arid Lands, Faculty of Desert Studies, Semnan University, Semnan, Iran

3 Associate Prof., Forest Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

4 Assistant Prof., Department of management of Arid Lands, Faculty of Desert Studies, Semnan University, Semnan, Iran

5 Assistant Prof., Department of Industrial and Environmental Biotechnology, National Institute of Genetic Engineering and Biotechnology, Tehran, Iran

Abstract

The aim of this study was to examine the symbiosis relationshipbetween some arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and Salsola laricina (Chenopodiaceae), a non-mycotrophic plant speciesand its effect on improving plant growth parameters. Initially, the development of AMF density was monitored through two parameters including evaluation of mycorrhizal colonization of plant roots and density measurement in the soil under field conditions. Then, the spores were counted and the highest four morphotypes were isolated for morphological identification and preparation of inoculum to culture. The seeds of S. laricana were planted inside pots under greenhouse conditions and were inoculated by four isolates of AMF including Archaeospora schenckii, Glomus deserticola, Scutellospora erythropa, and Septoglomus constrictum and one treatment remained non-inoculated as control. High root colonization of the plants was found at six months after inoculation (46%) where the highest morphotypes density belonged to S. constrictum (No./20 g soil-1), suggesting the importance of AMF for plant growth efficiency. The AMF symbiosis generally improved the growth related to the height and weight of shoot and root of S. laricana that were significantly increased. The results led to the conclusion that, identification of interactions between plants, soil properties, and AMF colonization can contribute to improve management of ecosystems.

Keywords

Main Subjects


Article Title [Persian]

همزیستی برخی قارچ‌های میکوریزی آربوسکولار با گونه Salsola laricina و تاثیر آن بر بهبود پارامترهای رشد گیاهان

Authors [Persian]

  • الهام نوری 1
  • علیرضا مشکی 2
  • محمد متینی زاده 3
  • علی اصغر ذوالفقاری 4
  • سعیده رجایی 5
1 دانشجوی دکتری بیابانزدایی، دانشکده کویرشناسی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
2 استادیار گروه جنگلداری مناطق خشک، دانشکده کویرشناسی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
3 دانشیار پژوهش مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران
4 استادیار گروه مدیریت مناطق خشک، دانشکده کویرشناسی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
5 استادیار گروه صنعت و محیط زیست، مؤسسه ملی مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی، تهران، ایران
Abstract [Persian]

هدف از این مطالعه، بررسی همزیستی برخی قارچ میکوریزی آربوسکولار (AMF) با گونهSalsola laricina  (اسفناجیان) از یک تیره گیاهی غیرمیکوریزی و تاثیر آن بر بهبود پارامترهای رشد گیاهان بوده است. در ابتدا، میزان کلونیزاسیون میکوریزی ریشه‌های گیاهی و تراکم  AMFدر خاک منطقه تحت مطالعه مورد ارزیابی و اندازه‌گیری قرار گرفتند. پس از شمارش هاگ‌ها در خاک اطراف ریزوسفر گیاه سالسولا، چهار مورفوتایپ که دارای بیشترین فراوانی بودند، به منظور تشخیص مورفولوژیکی جداسازی و برای تهیه مایه تلقیح کشت شدند. شناسایی هاگ‌ها براساس تحلیل ساختار میکوریزا با استفاده از میکروسکوپ ترکیبی در× 100–1000 انجام شد. بذور گیاه S. laricinaدر گلدان‌هایی در گلخانه با چهار تیمار مایه تلقیح میکوریزی شامل:
Archaeospora schenckii, Glomus deserticola, Scutellospora erythropa, Septoglomus constrictum و یک تیمار بدون تلقیح میکوریزی کاشته شده و مورد آزمایش قرار گرفتند. بیشترین کلونیزاسیون ریشه گیاه توسط قارچ‌ها در اوایل پاییز (46٪) و بیشترین تعداد مورفوتایپ‌ها مربوط به تیمار قارچی
S. constrictum (تعداد بر 20 گرم خاک) بود. پارامترهای رشدی S. laricina به طور معنی‌داری در تیمارهای میکوریزی نسبت به غیرمیکوریزی افزایش یافت. با توجه به نتایج این تحقیق، می‌توان اظهار داشت که شناسایی تعاملات بین گیاهان، خصوصیات خاک و کلونیزاسیون AMF منجر به بهبود مدیریت در اکوسیستم‌ها می‌شود.

Keywords [Persian]

  • اسفناجیان
  • تاکسونومی
  • شناسایی مورفولوژیکی
  • کلونیزاسیون
  • AMF
Allen, E.B. & Allen, M.F.1988. Facilitation of succession by the non-mycotrophic colonizer Salsola kali (Chenopodiaceae) on a harsh site: Effects of mycorrhizal fungi. American Journalof Botany 75(2): 257–266.

Allen, M.F., Allen, E.B. & Friese, C.F. 1989. Responses of the non7 hyphen; mycotrophic plant Salsola kali to invasion by vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi. New Phytologist 111(1): 45–49.

Assadi, M. 2001. Flore of Chenopodiaceae family. Publication of Research Institute of Forests and Rangelands, Iran. Retrieved from Iran, 508 pp.

Augé, R.M. 2001. Water relations, drought and vesicular-arbuscular mycorrhizal symbiosis. Mycorrhiza 11(1): 3–42.

Ba, L., Ning, J., Wang, D., Facelli, E., Facelli, J.M., Yang, Y. & Zhang, L. 2012. The relationship between the diversity of arbuscular mycorrhizal fungi and grazing in a meadow steppe. Plant and Soil 352(1–2): 143–156.

Bahram, M., Kohout, P., Anslan, S., Harend, H., Abarenkov, K. & Tedersoo, L. 2016. Stochastic distribution of small soil eukaryotes resulting from high dispersal and drift in a local environment. The ISME Journal 10(4): 885–896.

Błaszkowski, J. & Czerniawska, B. 2011. Arbuscular mycorrhizal fungi (Glomeromycota) associated with roots of Ammophila arenaria growing in maritime dunes of Bornholm. Denmark. Acta Societatis Botanicorum Poloniae 80(1): 63–76.

Gerdemann, J. & Trappe, J.1974. The Endogonaceae in the Pacific Northwest. Mycologia Memoir 5: 1–76.

Gerdemann, J.W. & Nicolson, T.H. 1963. Spores of mycorrhizal Endogone species extracted from soil by wet sieving and decanting. Transactions of the British Mycological Society 46(2): 235–244.

Hartnett, D.C. & Wilson, G.W.T. 2002. The role of mycorrhizas in plant community structure and dynamics: lessons from grasslands. Plant and Soil 244: 319–331.

Kiers, E.T., Duhamel, M., Beesetty, Y., Mensah, J.A., Franken, O., Verbruggen, E. & Bucking, H. 2011. Reciprocal rewards stabilize cooperation in the mycorrhizal symbiosis. Science 333: 880–882.

Lone, R., Agarwal, S. & Koul, K.K. 2014. Taxonomic characteristic of arbuscular mycorrhizal fungi-A review. International Journal of Microbiological Research 5(3): 190–197.

Marulanda, A., Azcon, R. & Ruiz-Lozano, J.M. 2003. Contribution of six arbuscular mycorrhizal fungal isolates to water uptake by Lactuca sativa plants under drought stress. Physiologia Plantarum 119(4): 526–533.

Mcgonigles, T.P., Millers, M.H., Evans, D.G., Fairchild, G.L. & Swan, J.A. 1990. A new method which gives an objective measure of colonization of roots by vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi. New Phytology 115: 495–498.

Moore, J.C., Walter, D.E. & Hunt, H.W. 1988. Arthropod regulation of micro- and mesobiota in below-ground detrital food webs. Annual Review of Entomology 33(1): 419–435.

Morton, J.B. & Redecker, D. 2001. Two new families of Glomales, Archaeosporaceae and Paraglomaceae, with two new genera Archaeospora and Paraglomus, based on concordant molecular and morphological characters. Mycologia 93(1): 181.

Nouri, E., Moshki, A., Matinizadeh, M., Zolfaghari, A. & Rajaei, S. 2018. The role of grazing management in the symbiosis of Salsola laricina Pall. with arbuscular mycorrhizal fungi. Iran Nature 3(5): 36–39 (In Persian).

Oehl, F., Sieverding, E., Palenzuela, J., Ineichen, K. & Alves da Silva, G. 2011. Advances in Glomeromycota taxonomy and classification. IMA Fungus 2(2): 191–199.

Phillips, J. & Hayman, D. 1970. Improved procedures for clearing roots and staining parasitic and vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection. Transactions of the British Mycological Society 55(1): 158–161.

R_Core_Development_Team. 2008. R: a Language and Environment for Statistical Computing. Foundation for Statistical Computing. Retrieved from https://www.r-project.org.

Smith, S.E. & Read, D.J. 2008. Mycorrhizal symbiosis. Academic Press, 3rd Ed. 787 pp.

Tardieu, F., Granier, C. & Muller, B. 1902. The new phytologist.  The New Phytologist 143: 33–43.

Walker, C. & Koske, R. 1987. Taxonomic concepts in the Endogonaceae: IV. Glomus fasciculatum redescribed. Mycotaxon 30: 253–262.

Walker, C. & Schüßler, A. 2004. Nomenclatural clarifications and new taxa in the Glomeromycota pacispora. Mycological Research 108(9): 981–982.