mikoryzy Arbuskularne – Australia Południowa

kluczowe punkty

• mikoryzy Arbuskularne (AM) są ogólnie korzystnymi stowarzyszeniami (symbiozami) między korzeniami roślin a wyspecjalizowanymi grzybami glebowymi.
• wysoka kolonizacja am wskazuje na dobry stan gleby i roślin uprawnych.
• związki AM mogą być dominującą drogą absorpcji fosforu (P) i cynku (Zn), ale są również ważne dla innych składników odżywczych.
• prawie wszystkie rośliny uprawne mogą tworzyć związki AM, z wyjątkiem łubinu i kapustnych, takich jak rzepak.
• sekwencje upraw (łubin, rzepak i długie odłogi), które mają dłuższe okresy bez roślin AM, mogą zmniejszyć pobór składników odżywczych i plon kolejnych roślin żywicielskich.
• uprawa i fungicydy zmniejszają kolonizację plonów.

Tło

mikoryzy Arbuskularne (AM) są ogólnie korzystnymi związkami (symbiozami) między korzeniami roślin a wyspecjalizowanymi grzybami glebowymi. Są szanse, że wszystkie grzyby AM w danej glebie będą w stanie skolonizować wszystkie rośliny, które są tam uprawiane. Tylko kilka roślin nie tworzy symbioz AM. Należą do nich rzepak i inne kapustne (rodzina kapusty), łubin (wszystkie inne rośliny strączkowe i pastwiskowe to AM), burak i szpinak, w przeciwnym razie praktycznie wszystkie gatunki roślin uprawnych tworzą te stowarzyszenia. Duża kolonizacja AM jest ważnym wskaźnikiem dobrego stanu gleby, choć nie zawsze jest to uznawane.

symbioza opiera się na wymianie składników odżywczych: grzyb zwiększa zdolność korzeni żywiciela do pobierania składników odżywczych, podczas gdy roślina dostarcza grzybowi cukrów. Co ważne, grzyby AM rosną w glebie, a także wewnątrz korzeni, a ich drobne nitki (hyphae) rozciągają się i rozgałęziają w porach gleby (ryc. 1), zwiększając ilość gleby, z której rośliny żywicielskie mogą wydobywać składniki odżywcze. Nici te działają również w celu rozprzestrzeniania symbiozy z rośliny na roślinę i stabilizacji struktury gleby.

korzyści z symbiozy AM

eksperymenty wykazały różnice w pobieraniu składników odżywczych, wzroście lub plonie korzyści, które rośliny otrzymują z symbiozy AM. Spowodowało to mieszane poglądy na temat znaczenia AM w Australijskich systemach upraw. Wielkość odpowiedzi na AM zależy od gatunku rośliny, a także od dostępności składników pokarmowych w glebie i zastosowania nawozów. Gatunki wykazujące duże korzyści mogą mieć słabo rozwinięty system korzeniowy i krótkie włoski korzeniowe, a niektóre nie mogą prawidłowo rosnąć, chyba że są AM. Rośliny te otrzymują „extra P” od swoich partnerów grzybowych, dzięki czemu zarządzanie zwiększeniem populacji grzybów AM będzie opłacalne i może skutkować oszczędnością nawozów.

Rysunek 1: barwiony korzeń pszenicy przedstawiający struktury grzyba AM (niebieski).

rośliny takie jak zboża z bardzo rozbudowanym systemem korzeniowym i długimi włoskami korzeniowymi, mają wysoką naturalną zdolność do pobierania składników odżywczych i dawniej uważano, że grzyby AM nie przynoszą żadnych korzyści. Jednak nowe prace na glebach z Australii Południowej wykazały, że nawet jeśli pszenica lub jęczmień wykazują niewielki wzrost lub brak korzyści z plonów, grzyby AM mogą dostarczać dużą część rośliny P (ryc. 2). Oznacza to, że subtelny dialog między partnerami roślinnymi i grzybowymi określa, w jaki sposób dzielą się zadaniami dotyczącymi pobierania składników odżywczych (Smith and Smith 2010).

ryc. 2: proporcja P dostarczanego roślinom pszenicy za pomocą grzybów AM nie miała znaczącego wpływu na dodanie P (20 mg/kg gleby) do gleby z Cungena, Półwysep Eyre, SA (Li i wsp. 2006). Finansowanie z SAGIT.

przetrwanie i zarządzanie grzybami AM

grzyby AM są całkowicie zależne od roślin od cukrów i dlatego nie mogą rosnąć, dopóki nie będą mogły kolonizować korzeni roślin. Pomiędzy uprawami żyją w glebie jako zarodniki (ryc. 3), drobne nitki (łączniki) w glebie i wewnątrz martwych fragmentów korzenia, które działają jako jednostki zakaźne, gdy rosną nowe rośliny. Jednostki zakaźne dobrze przeżywają w glebie suchej, nawet przy dość wysokich temperaturach Australijskich, ale także na zimnych glebach Kanadyjskich. Gdy gleba jest nawetowana, podobnie jak w przerwie sezonu, jednostki zakaźne kiełkują i szukają nowych korzeni roślin, aby skolonizować i uzyskać cukry.

Rysunek 3: zarodniki grzybów AM pozyskiwanych z gleby. Największe mają wielkość główki szpilki.

jeśli rośliny tworzące symbiozy AM również kiełkują, grzyby AM kolonizują korzenie, dostarczając swoim partnerom roślin składniki odżywcze i budując te korzystne populacje grzybów na następny cykl. Jeśli rośliny są nieobecne lub nie są zdolne do tworzenia mikoryzy, populacje grzybów zmniejszą się, a tym samym nie przyniosą korzyści następnym potencjalnym uprawom żywiciela (ryc. 4). Wiedza ta stanowi podstawę praktyk, które mogą poprawić populacje grzybów AM.

Rysunek 4: Zagęszczenie zarodników grzybów AM w glebie miało znaczący wpływ na rozwój osadnictwa AM w zbożach (wyniki Jana Baona).

unikaj nagiego ugoru, gdy gleba jest wilgotna. Wiele upraw (np. bawełna, kukurydza, pigeonpea, Słonecznik), które wykazywały słaby wzrost i niedostateczny pobór P lub Zn po długich nagich Ugorach w Queensland, nie zostało odpowiednio skolonizowanych przez grzyby AM. Ten sam problem może wystąpić po wzroście upraw Nie-mikoryzowych (kapusta, rzepak, łubin). Rośliny uprawiane zmianowo i pastwiska tworzące symbiozy zachowają zakaźność gleby (Seymour 2009). Niektóre chwasty mogą pomóc w utrzymaniu żywotnych populacji grzybów w okresach odłogowania.

minimalna uprawa jest korzystna dla populacji mikoryzy i dla funkcji symbiozy, ponieważ minimalizuje uszkodzenia drobnych nici grzybowych, które w przeciwnym razie tworzą most między roślinami.

plantatorzy mogą zapytać, czy stosowanie inokulum grzybiczego AM jest ekonomicznie wykonalne, ale dostępność Handlowa w Australii jest obecnie ograniczona. Procedury zapewnienia jakości muszą zapewnić, że patogeny nie są obecne w inokulach AM, a zaszczepienie spowoduje dużą kolonizację upraw. Zaleca się testowanie na małą skalę z potencjalnymi gospodarzami upraw w różnych typach gleby przed dokonaniem dużych inwestycji i najlepiej jest zasięgnąć porady eksperta i poznać gęstość grzybów am w glebach rolniczych przed zastosowaniem inokulum-tylko tam, gdzie grzyby AM są w małych ilościach, skorzystają z inokulacji.

dalsze czytanie i referencje

Li H-Y, Smith S E, Holloway R E, Zhu Y-G i Smith F A (2006) arbuscular micorrhizal fungi contribute to phosphorus uptake by wheat grown in a phosphorus-fixing soil even in the absence of positive growth responses, New Phytologist, 172: 536 – 543.

Seymour N (2009) Mycorrhizae and their influence on P nutrition, Australian Grain, July August, p 23-24.

Smith SE and Smith FA (2010) ” the role of arbuscular micorrhizal fungi (AMF) in crop phosphorus nutrition: a need for
changed ideas”, Eyre Peninsula Farming Systems Summary 2010. s. 125 – 127.

autor: Sally Smith, Maria Manjarrez i Andrew Smith (University of Adelaide).