Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự mất lá ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển của cây và cộng đồng nấm ectomycorhiza của Pinus pinaster ở Tây Ban Nha
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, bằng cách nhân tạo tái tạo hiện tượng mất lá nặng (75%) và vừa (25%) trên cây thông biển Pinus pinaster tại Tây Bắc Tây Ban Nha, chúng tôi đã điều tra, dưới điều kiện tự nhiên, những hậu quả của việc mất lá đối với sự sinh sản, số lượng, đa dạng và phong phú của các đối tác nấm sinh sống bên dưới và bên trên mặt đất. Ảnh hưởng của việc mất lá đến sự sinh trưởng của cây cũng được đánh giá. Cành lá trưởng thành đã được cắt vào tháng 4 năm 2007 và 2008. Mẫu rễ được thu hoạch vào tháng 6–tháng 7 năm 2007 và 2008. Việc thu thập quả thể diễn ra hàng tuần từ tháng 4 năm 2007 đến tháng 4 năm 2009. Danh tính phân loại của nấm ectomycorhiza được xác định bằng cách sử dụng các vùng chuyển đổi nội bộ (ITS) của rDNA thông qua phương pháp phản ứng chuỗi polymerase (PCR), sau đó là giải trình tự trực tiếp và tìm kiếm BLAST. Sự xâm lấn nấm ectomycorhiza đã giảm đáng kể (từ 54 xuống 42%) vào năm 2008 do hiện tượng mất lá 75%, đi kèm với sự suy giảm về sự phong phú và đa dạng loài. Mặt khác, số lượng quả thể, sự phong phú và đa dạng không bị ảnh hưởng bởi việc mất lá. Một số đối tác nấm ECM, được cho là có chi phí carbon cao hơn theo cấu trúc hình thái, đã bị giảm do mất lá nặng (75%). Hơn nữa, việc mất 75% lá nhất quán đã kìm hãm sự phát triển của cây, điều này lại ảnh hưởng đến mô hình tăng trưởng của nấm ectomycorhiza. Tác động của việc mất lá đến các đối tác nấm ECM phụ thuộc nhiều vào tỷ lệ loại bỏ lá và số lần mất lá. Hiện tượng mất lá nặng (75%) trong ngắn hạn (2 năm) đã làm thay đổi thành phần của cộng đồng ECM, có thể là do khối lượng rễ sẽ được điều chỉnh xuống mức thấp hơn song song với sự suy giảm của khối lượng thực vật bên trên, điều này có thể đã thúc đẩy sự cạnh tranh giữa các loại nấm mycorrhiza về tài nguyên chủ. Sự tồn tại của khối lượng nấm trong rễ mycorrhiza sẽ rất quan trọng cho việc tiếp nhận chất dinh dưỡng và phục hồi từ căng thẳng mất lá của các cây chủ.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Agerer R (ed) (1987–2002) Colour atlas of Ectomycorrhizae. Einhorn, Schwäbisch Gmünd, Germany
Ayres E, Heath J, Possell M, Black HIJ, Kerstiens G, Bardgett RD (2004) Tree physiological responses to above-ground herbivory directly modify below-ground processes of soil carbon and nitrogen cycling. Ecol Lett 7:469–479
Bardgett RD, Wardle DA (2003) Herbivore-mediated linkages between aboveground and belowground communities. Ecology 84:2258–2268
Bardgett RD, Wardle DA, Yeates GW (1998) Linking above-ground and below-ground interactions: how plant responses to foliar herbivory influence soil organisms. Soil Biol Biochem 30:1867–1878
Bennett AE, Alers-Garcia J, Bever JD (2006) Three-way interactions among mutualistic mycorrhizal fungi, plants, and plant enemies: hypothesis and synthesis. Am Nat 167:141–152
Bever JD, Richardson SC (2008) Preferential allocation to beneficial symbiont with spatial structure maintains mycorrhizal mutualism. Ecol Lett 12:13–21
Bray RL, Kurtz LT (1945) Determination of total organic and available forms of phosphorus in soils. Soil Sci 59:39–45
Bremner JM, Mulvaney CS (1982) Nitrogen-total. Methods of soil analysis. American Society of Agronomy, Madison
Brundrett MC (2002) Coevolution of roots and mycorrhizas of land plants. New Phytol 154:275–304
Brundrett MC, Bougher N, Dell B, Grove T, Malajczuk N (1996) Working with mycorrhizas in forestry and agriculture. ACIAR Monograph, Camberra
Buée M, Courty PE, Mignot D, Garbaye J (2007) Soil niche effect on species diversity and catabolic activities in an ectomycorrhizal fungal community. Soil Biol Biochem 39:1947–1955
Chapela HI, Osher LJ, Horton TR, Henn MR (2001) Ectomycorrhizal fungi introduced with exotic pine plantations induce soil carbon depletion. Soil Biol Biochem 33:1733–1740
Consellería de Medio Ambiente (2008) Informe climatolóxico ano 2007. Xunta de Galicia, Santiago de Compostela
Cullings KW, Courty PE (2009) Defoliation effects on enzyme activities of the ectomycorrhizal fungus Suillus granulatus in a Pinus contorta (lodgepole pine) stand in Yellowstone Park. Oecologia 158:77–83
Cullings KW, Vogler DR, Parker VT, Makhija S (2001) Defoliation effects on the ectomycorrhizal community of a mixed Pinus contorta/Picea engelmannii stand in Yellowstone Park. Oecologia 127:533–539
Cullings K, Raleigh C, New MH, Henson J (2005) Effects of artificial defoliation of pines on the structure and physiology of the soil fungal community of a mixed pine–spruce forest. Appl Environ Microb 71:1996–2000
Dajoz R (2000) Insects and forests: the role and diversity of insects in the forest environment. Lavoisier, Paris
Del Vecchio TA, Gehring CA, Cobb NS, Whitham TG (1993) Negative effects of scale insect herbivory on the ectomycorrhizae of juvenile pinyon pine. Ecology 74:2297–2302
Devkota B, Schmidt GH (1990) Larval development of Thaumetopoea pityocampa (Den. and Schiff.) (Lepidoptera: Thaumetopoeidae) from Greece as influenced by different host plants under laboratory conditions. J Appl Entomol 109:321–330
Erland S, Taylor AFS (2002) Diversity of ecto-mycorrhizal fungal community in relation to the abiotic environment. In: van der Heijden MGA, Sanders IR (eds) Mycorrhizal ecology. Springer, Berlin, pp 163–193
Gange AC (2007) Insect–mycorrhizal interactions: patterns, processes, and consequences. In: Ohgushi T, Craig TP, Price PW (eds) Ecological communities: plant mediation in indirect interaction webs. Cambridge University Press, London, pp 124–143
Gange AC, Brown VK (1997) Multitrophic interactions in terrestrial systems. 36th symposium of the British Ecological Society. Blackwell, Oxford
Gardes M, Bruns TD (1993) ITS primers with enhanced specificity for basidiomycetes—application to the identification of mycorrhizae and rust. Mol Ecol 2:13–118
Gardes M, Bruns TD (1996) Community structure of ectomycorrizal fungi in a Pinus muricata forest: above- and below-ground views. Can J Bot 74:1572–1583
Gehring CA, Whitham TG (1991) Herbivore-driven mycorrhizal mutualism in insect susceptible pinyon pine. Nature 353:556–557
Gehring CA, Whitham TG (1995) Duration of herbivore removal and environment stress affect ectomycorrhizae of pinyon pines. Ecology 76:2118–2123
Gehring CA, Whitham TG (2002) Mycorrhizae–herbivore interactions: population and community consequences. In: van der Heijden MGA, Sanders IR (eds) Mycorrhizal ecology. Springer, Berlin
Gehring CA, Cobb NS, Whitham TG (1997) Three-way interactions among ecto-mycorrhizal mutualist, scale insects, and resistant and susceptible pinyons. Am Nat 149:824–841
Hartley SE, Gange AC (2009) Impacts of plant symbiotic fungi on insects herbivores: mutualism in a multitrophic context. Annu Rev Entomol 54:323–342
Helmisaari HS (1992) Nutrient retranslocation within foliage of Pinus sylvestris. Tree Physiol 10:45–58
Hobbie JE, Hobbie EA (2006) 15N in symbiotic fungi and plants estimates nitrogen and carbon flux rates in Arctic tundra. Ecology 87:816–822
Hobbie EA, Weber NS, Trappe JM, James M, van Klinken GJ (2002) Using radiocarbon to determine the mycorrhizal status of fungi. New Phytol 156:129–136
Hódar JA, Castro J, Zamora R (2003) Pine processionary caterpillar Thaumetopoea pityocampa as a new threat for relict Mediterranean Scots pine forests under climatic warming. Biol Conserv 110:123–129
Horton TR, Bruns TD (2001) The molecular revolution in ectomycorrhizal ecology: peeking into the black-box. Mol Ecol 10:1855–1871
Izzo A, Canright M, Bruns TD (2006) The effects of heat treatments on ectomycorrhizal resistant propagules and their ability to colonize bioassay seedlings. Mycol Res 110:196–202
Kanat M, Alma MH, Sivrikaya F (2005) Effect of defoliation by Thaumetopoea pityocampa (Den. & Schiff.) (Lepidoptera: Thaumetopoeidae) on annual diameter increment of Pinus brutia Ten. in Turkey. Ann For Sci 62:91–94
Knudsen D, Peterson GA, Pratt PF (1982) Lithium, sodium, and potassium. In: Page AL, Miller RH, Keeney DR (eds) Methods of soil analysis. Part 2. Chemical and microbiological properties, 2nd edn. Soil Science Society of America, American Society of Agronomy, Madison, pp 225–246
Kolb TE, Dodds KA, Clancy KM (1999) Effect of western spruce budworm defoliation on the physiology and growth of potted douglas-fir seedlings. For Sci 45:280–291
Koljalg U, Larsson KH, Abarenkov K, Nilson RH, Alexander IJ, Eberhardt U, Erland S, Hoiland K, Kjoller R, Larsson E, Pennanen T, Sen R, Taylor AFS, Tedersoo L, Vralstad T, Ursing BM (2005) UNITE: a database providing web-based methods for the molecular identification of ectomycorrhizal fungi. New Phytol 166:1063–1068
Kuikka K, Härma E, Markkola AM, Rautio P, Roitto M, Saikkonen K, Ahonen-Jonnarth U, Finlay R, Tuomi J (2003) Severe defoliation of Scots pine reduce reproductive investment by ectomycorrhizal symbionts. Ecology 84:2051–2061
Markkola AM, Ohtonen R, Tarvainen O, Ahonen-Jonnarth U (1995) Estimates of fungal biomass in Scots pine stands on an urban pollution gradient. New Phytol 131:139–147
Martínez Cortiza A, Pérez Alberti A (2000) Atlas climático de Galicia. Xunta de Galicia, Santiago de Compostela
May BM, Carlyle JC (2003) Effect of defoliation with Essigella californica on growth of mid-rotation Pinus radiata. For Ecol Manag 183:297–312
Millard P, Hester A, Wendler R, Baillie G (2001) Interspecific defoliation responses of trees depend on sites of winter nitrogen storage. Funct Ecol 15:535–543
Molina R, Massicotte HB, Trappe JM (1992) Specificity phenomena in mycorrhizal symbiosis: community-ecological consequences and practical implications. In: Allen MF (ed) Mycorrhizal functioning: an integrative plant-fungal process. Chapman and Hall, London, pp 357–423
Mosca E, Montecchio L, Scattolina L, Garbaye J (2007) Enzymatic activities of three ectomycorrhizal types of Quercus robur L. in relation to tree decline and thinning. Soil Biol Biochem 39:2897–2904
Mueller RC, Gehring CA (2006) Interactions between an above-ground plan parasite and belowground ectomycorrhizal fungal communities on pinyon pine. J Ecol 94:276–284
Pestaña Nieto M, Santolamazza Carbone S (2009) Characterization of juvenile maritime pine (Pinus pinaster Ait.) ectomycorrhizal fungal community using morphotyping, direct sequencing and fruitbodies sampling. Mycorrhiza 19:91–98
Price PW, Bouton CE, Gross P, McPheron BA, Thompson JN, Weis AE (1980) Interactions among three trophic levels: influence of plants on interactions between herbivores and natural enemies. Annu Rev Ecol Syst 11:41–65
Romanyk N, Cadahia D (1992) Plagas de insectos en las masas forestales españolas. Ministerio de de Medio Ambiente, Madrid
Saikkonen K, Ahonen-Jonnarth U, Markkola AM, Helander M, Tuomi J, Roitto M, Ranta H (1999) Defoliation and mycorrhizal symbiosis: a functional balance between carbon sources and below-ground sinks. Ecol Lett 2:19–26
Saravesi K, Markkola A, Rautio P, Roitto M, Tuomi J (2008) Defoliation causes parallel temporal responses in a host tree and its fungal symbionts. Oecologia 156:117–123
Simard SW, Jones MD, Durall DM (2002) Carbon and nutrient fluxes within and between mycorrhizal plants. In: van der Heijden MGA, Sanders IR (eds) Mycorrhizal ecology. Springer, Berlin, pp 33–74
Smith SE, Read D (1997) Mycorrhizal symbiosis. Academic Press, London
Smith SE, Read DJ (2008) Mycorrhizal symbiosis. Academic Press, London
Talbot JM, Allison SD, Treseder KK (2008) Decomposers in disguise: mycorrhizal fungi as regulators of soil C dynamics in ecosystems under global change. Funct Ecol 22:955–963
Taylor AFS, Alexander I (2005) The ectomycorrhizal symbiosis: life in the real world. Mycologist 19:102–111
Trumble JT, Kolodny-Hirsch DM, Ting IP (1993) Plant compensation for arthropod herbivory. Annu Rev Entomol 38:93–119
Tscharntke T, Hawkins BA (2002) Multitrophic level interactions. Cambridge University Press, Cambridge
Tuomi J, Kytöviita M-M, Hárdling R (2001) Cost efficiency of nutrient acquisition and the advantage of mycorrhizal symbiosis for the host plant. Oikos 92:62–70
Van der Putten WH, Vet LEM, Harvey JA, Wäckers FL (2001) Linking above- and belowground multitrophic interactions of plants, herbivores, pathogens, and their antagonists. Trends Ecol Evol 16:547–554
Vanderklein DW, Reich PB (1999) The effect of defoliation intensity and history on photosynthesis, growth and carbon reserves of two conifers with contrasting leaf lifespans and growth habits. New Phytol 144:121–132
Walkley A, Black IA (1934) An examination of Degtjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Sci 37:29–37
Wallander H, Nilsson LO, Hagerberg D, Baath E (2001) Estimation of the biomass and seasonal growth of the external mycelium of ectomycorrhizal fungi in the field. New Phytol 151:753–760
Whitfield J (2007) Fungal roles in soil ecology: underground networking. Nature 449:136–138