Advanced

Influence of carbon and phosphorous availability on the development of the extraradical mycelium of the mycorrhizal fungus Glomus intraradices

Ohlsson, Ola (2012) BION13 20111
Degree Projects in Biology
Abstract (Swedish)
Svampmycelet formas efter miljön

Ett svampmycel är en komplex vegetativ enhet som påverkas av miljöfaktorer som till exempel näringstillgång. Detta är känt hos högre, frilevande, svampar som lever av döda växtdelar. Min studie visar att även svampar som lever i symbios med växter, utvecklar sitt mycel i direkt respons till omgivningen.
Svampar har olika sätt att överleva. Svampen kan leva som saprofyt, d.v.s. av att bryta ner döda växtdelar. En annan strategi som är mycket vanlig i jord är att svampen ingår i en symbios med växter i deras rötter, en symbios som kallas för mykorrhiza (svamprot). I mykorrhizasymbiosen får svampen kol i form av socker från växten och i gengäld levererar svampen till exempel fosfor från jorden. Medan de... (More)
Svampmycelet formas efter miljön

Ett svampmycel är en komplex vegetativ enhet som påverkas av miljöfaktorer som till exempel näringstillgång. Detta är känt hos högre, frilevande, svampar som lever av döda växtdelar. Min studie visar att även svampar som lever i symbios med växter, utvecklar sitt mycel i direkt respons till omgivningen.
Svampar har olika sätt att överleva. Svampen kan leva som saprofyt, d.v.s. av att bryta ner döda växtdelar. En annan strategi som är mycket vanlig i jord är att svampen ingår i en symbios med växter i deras rötter, en symbios som kallas för mykorrhiza (svamprot). I mykorrhizasymbiosen får svampen kol i form av socker från växten och i gengäld levererar svampen till exempel fosfor från jorden. Medan de saprofytiska svamparna utvecklar ett mycel, d.v.s. en organiserad samling svamptrådar (hyfer) som absorberar alla essentiella näringsämnen direkt från omgivningen, utvecklar mykorrhizasvamparna två olika mycelsystem: ett som växer in i roten och ett annat som växer ut i jorden. Det yttre mycelet har i huvudsak två funktioner: att ta upp näring från jorden och leverera detta till växten och att utveckla strukturer för reproduktion. För att öka den näringsupptagande ytan mot jorden bildar det yttre mycelet små rikligt förgrenade strukturer och för att reproducera sig bildar det sporer. En annan viktig egenskap hos mycelet är anastomoserna. Detta innebär att hyfer växer ihop så att det uppstår ett flöde av cellmaterial och näringsämnen mellan dem.
Eftersom mykorrhizasvampen ingår i en symbios kan svampen inte odlas enskilt på ett näringsmedium. Därför har man konstruerat ett experimentellt system – rotorgankulturer – där svampen odlas på ett näringsmedium tillsammans med genetiskt modifierade växtrötter (rötter som inte bildar skott). Denna teknik möjliggör studiet av svampens samtliga utvecklingsfaser i ett levande tillstånd. I min undersökning använde jag sterila rotorgankulturer för att testa om det yttre mycelet påverkas av tillgången på fosfor i omgivningen samt av tillgången på kol (i form av socker) från växten. En hög respektive låg mängd av socker respektive fosfor användes. Rötterna och det inre mycelet växte i en särskild avdelning av odlingsskålen, medan det yttre mycelet fick utvecklas separat i en angränsande avdelning. Sockret tillfördes endast rötterna.
Resultaten visade att hög mängd socker ökade antalet anastomoser i mycelet. Förmodligen skedde detta på grund av att mycelet generellt sett blev större då mängden socker ökade och att fler hyfer då kom i kontakt med varandra. Ökad mängd socker gav även fler sporer, men hade ingen effekt på mycelets förgreningsmönster. Fosfor hade däremot en stark inverkan på mycelet, då antalet grenade hyfer ökade markant med mängden fosfor, medan antalet sporer minskade. Detta resultat indikerar en strategiförändring inom symbiosen som stimuleras av fosfortillgången i omgivningen. Då fosfortillgången är hög spenderar svampen mer resurser på en större näringsupptagande yta och mindre resurser på reproduktion. Denna studie visar att mykorrhizasvampar, i likhet med andra högre svampar, formas efter miljön. (Less)
Abstract
Abstract

The mycelium formation and foraging strategies of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are not well understood, due to the biotrophic nature of these fungi, which makes cultivation methods without a host difficult. However, in-vitro-techniques have been developed in which AMF are inoculated on genetically transformed roots of various dicotyledonous plants. In the present study, monoxenic cultures were utilized, in which Glomus intraradices was growing on artificial media together with transformed carrot roots. Two monoxenic culture systems were established, in which roots and G. intraradices was growing in one compartment, and the extraradical mycelium of this fungus was developing in an adjacent, root free compartment. The aim... (More)
Abstract

The mycelium formation and foraging strategies of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are not well understood, due to the biotrophic nature of these fungi, which makes cultivation methods without a host difficult. However, in-vitro-techniques have been developed in which AMF are inoculated on genetically transformed roots of various dicotyledonous plants. In the present study, monoxenic cultures were utilized, in which Glomus intraradices was growing on artificial media together with transformed carrot roots. Two monoxenic culture systems were established, in which roots and G. intraradices was growing in one compartment, and the extraradical mycelium of this fungus was developing in an adjacent, root free compartment. The aim of the experiments was to evaluate the phenotypic plasticity of the extraradical mycelium in response to high and low availability of carbon (C) and phosphorous (P). The results obtained from these experiments revealed that there was a positive relation between C availability and hyphal length, anastomosis formation and spore production. Furthermore, there was a positive relation between P availability and the formation of branched absorbing structures (BAS), but high P availability decreased overall hyphal length and the branching angle of the mycelium. These results shows that there is a plasticity in the extraradical phase of G. intraradices in response to exogenous P. Low P availability induced a growth pattern that seemed to reflect both foraging for P and C. Low C availability to AM roots could still support an explorative development of the mycelium when P availability was low. This study renders knowledge of AMF development in ecosystems with high input of P, and/or when plants are submitted to shading, grazing or any management practice that reduces plants photosynthetic ability. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Ohlsson, Ola
supervisor
organization
course
BION13 20111
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
language
English
id
3602661
date added to LUP
2013-03-20 11:25:29
date last changed
2013-03-20 11:25:29
@misc{3602661,
  abstract     = {Abstract

The mycelium formation and foraging strategies of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are not well understood, due to the biotrophic nature of these fungi, which makes cultivation methods without a host difficult. However, in-vitro-techniques have been developed in which AMF are inoculated on genetically transformed roots of various dicotyledonous plants. In the present study, monoxenic cultures were utilized, in which Glomus intraradices was growing on artificial media together with transformed carrot roots. Two monoxenic culture systems were established, in which roots and G. intraradices was growing in one compartment, and the extraradical mycelium of this fungus was developing in an adjacent, root free compartment. The aim of the experiments was to evaluate the phenotypic plasticity of the extraradical mycelium in response to high and low availability of carbon (C) and phosphorous (P). The results obtained from these experiments revealed that there was a positive relation between C availability and hyphal length, anastomosis formation and spore production. Furthermore, there was a positive relation between P availability and the formation of branched absorbing structures (BAS), but high P availability decreased overall hyphal length and the branching angle of the mycelium. These results shows that there is a plasticity in the extraradical phase of G. intraradices in response to exogenous P. Low P availability induced a growth pattern that seemed to reflect both foraging for P and C. Low C availability to AM roots could still support an explorative development of the mycelium when P availability was low. This study renders knowledge of AMF development in ecosystems with high input of P, and/or when plants are submitted to shading, grazing or any management practice that reduces plants photosynthetic ability.},
  author       = {Ohlsson, Ola},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Influence of carbon and phosphorous availability on the development of the extraradical mycelium of the mycorrhizal fungus Glomus intraradices},
  year         = {2012},
}