Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nấm nội sinh từ loài đại mạch hoang dã tăng năng suất cho giống đại mạch chịu stress dinh dưỡng
Tóm tắt
Việc lạm dụng phân bón hóa học trong canh tác đại mạch gây ra những chi phí kinh tế và tác động môi trường lớn, đồng thời có thể dẫn đến suy thoái hệ sinh thái và mất mát đa dạng sinh học. Các phương pháp giảm thiểu việc sử dụng phân hóa học thông qua điều trị bằng nấm nội sinh đã được chứng minh ở những nơi khác. Trong nghiên cứu này, chúng tôi cho thấy việc làm nhiễm với sáu loài nấm nội sinh từ hệ rễ được phân lập từ quần thể tự nhiên của Hordeum murinum ssp. murinum đã làm tăng năng suất hạt của một giống đại mạch thiếu dinh dưỡng lên tới 29%. Hơn nữa, chúng tôi cũng chỉ ra rằng việc làm nhiễm với các chủng này đã gây ra sự gia tăng lên đến 70% về trọng lượng khô của chồi trong giống đại mạch thiếu dinh dưỡng. Những sự gia tăng lớn nhất về năng suất hạt và trọng lượng khô của chồi đạt được dưới mức đầu vào dinh dưỡng thấp nhất. Một số chủng có thể là loài mới, và một chủng đặc biệt hiệu quả đã được chứng minh trước đó có khả năng ngăn chặn hoàn toàn các bệnh nhiễm trùng do hạt gây ra ở đại mạch. Kết quả của chúng tôi chỉ ra rằng các nấm nội sinh từ rễ mới có nguồn gốc từ một loài họ hàng hoang dã của đại mạch có thể giúp giảm thiểu đầu vào phân bón trong khi vẫn duy trì được năng suất chấp nhận được. Nếu tiềm năng này có thể được hiện thực hóa trong các cây trồng ở ruộng, nó có thể dẫn đến những phương pháp canh tác bền vững hơn, tiết kiệm chi phí kinh tế và thân thiện với môi trường, cùng với việc giảm thiểu việc sử dụng phân bón hóa học.
Từ khóa
#đại mạch #nấm nội sinh #năng suất hạt #stress dinh dưỡng #phân bón hóa họcTài liệu tham khảo
Achatz B, Rüden S, Andrade D, Neumann E, Pons-Kühnemann J, Kogel K-H, Franken P, Waller F (2010) Root colonization by Piriformospora indica enhances grain yield in barley under diverse nutrient regimes by accelerating plant development. Plant Soil 333:59–70
Barrow JR, Osuna-Avila P, Reyes-Vera I (2004) Fungal endophytes intrinsically associated with micropropagated plants regenerated from native Bouteloua eriopoda Torr. and Atriplex canescens (Pursh) Nutt. In Vitro Cell Dev Biol Plant 40:608–612
Behie SW, Bidochka MJ (2014) Ubiquity of insect-derived nitrogen transfer to plants by endophytic insect-pathogenic fungi: an additional branch of the soil nitrogen cycle. Appl Environ Microbiol 80:1553–1560
Borras L, Westgate ME, Otegui ME (2003) Control of kernel weight and kernel water relations by post-flowering source–sink ratio in maize. Ann Bot 91:857–867
Broschat TK (1995) Nitrate, phosphate, and potassium leaching from container-grown plants fertilized by several methods. HortSci 30:74–77
Consultative Group on International Agricultural Research. (2012). Barley / CGIAR. Barley Summary and World Crop. Retrieved December 27, 2012, from http://www.cgiar.org/our-research/crop-factsheets/barley/
Diepenbrock W (2000) Yield analysis of winter oilseed rape (Brassica napus L.): a review. Field Crop Res 67:35–49
Dobermann A, Nelson R (2013) Solutions for Sustainable Agriculture and Food Systems: Technical Report For The Post-2015 Development Agenda. The Thematic Group on Sustainable Agriculture and Food Systems of the Sustainable Development Solutions Network, United Nations. pp. 108
El-Shatnawi MKJ, Ghosheh HZ, Shannag HK, Ereifej KI (1999) Defoliation time and intensity of wall barley in the Mediterranean Rangeland. J Range Manage 52:258–262
Felle HH, Waller F, Molitor A, Kogel K-H (2009) The mycorrhiza fungus Piriformospora indica induces fast root-surface pH signaling and primes systemic alkalinization of the leaf apoplast upon powdery mildew infection. MPMI 22:1179–1185
FAO: Food and Agriculture Organization of the United Nations (2012) Current world fertilizer trends and outlook to 2016. Rome. 43 pp
Hodgson S, de Cates C, Hodgson J, Morley NJ, Sutton BC, Gange AC (2014) Vertical transmission of fungal endophytes is widespread in forbs. Ecol Evol 4:1199–1208
Kirby EJM, Faris DG (1972) The effect of plant density on tiller growth and morphology in barley. J Agric Sci 78:281–288
Kusari S, Singh S, Jayabaskaran C (2014) Biotechnological potential of plant-associated endophytic fungi: hope versus hype. Trends Biotechnol. doi:10.1016/j.tibtech.2014.03.009
Murphy BR, Doohan FM, Hodkinson TR (2013) Fungal endophytes of barley roots. J Agric Sci 152:602–615
Murphy BR, Doohan FM, Hodkinson TR (2014a) Yield increase induced by the fungal root endophyte Piriformospora indica in barley grown at low temperature is nutrient limited. Symbiosis 62:29–39
Murphy BR, Doohan FM, Hodkinson TR (2014b) Persistent fungal root endophytes isolated from a wild barley species supress seed-borne infections in a barley cultivar. Biocontrol. doi:10.1007/s10526-014-9642-3
Myrna Johnston B, Alfredo Olivares E, Carolina Calderón E (2009) Effect of quantity and distribution of rainfalls on Hordeum murinum L. growth and development. Chil J Agric Res 69:188–197
Nelissen H, Moloney M, Inzé D (2014) Translational research: from pot to plot. Plant Biotechnol J 12:277–285
Rodriguez RJ, Henson J, Van Volkenburgh E, Hoy M, Wright L, Beckwith F, Kim Y-O, Redman RS (2008) Stress tolerance in plants via habitat-adapted symbiosis. ISME J 2:404–416
Rosas F (2011) World Fertilizer Model — The WorldNPK Model, Working Paper 11-WP 520. Center for Agricultural and Rural Development Iowa State University Ames IA. pp. 130
Schäfer P, Pfiffi S, Voll LM, Zajic D, Chandler PM, Waller F, Scholz U, Pons-Kühnemann J, Sonnewald S, Sonnewald U et al (2009) Phytohormones in plant root-Piriformospora indica mutualism. Plant Signal Behav 4:669–671
Sherameti I, Shahollari B, Venus Y, Altschmied L, Varma A, Oelmüller R (2005) The endophytic fungus Piriformospora indica stimulates the expression of nitrate reductase and the starch-degrading enzyme glucan-water dikinase in tobacco and Arabidopsis roots through a homeodomain transcription factor that binds to a conserved motif in their promoters. J Biol Chem 280:26241–26247
Sherameti I, Venus Y, Drzewiecki C, Tripathi S, Dan VM, Nitz I, Varma A, Grundler FM, Oelmüller R (2008) PYK10, a beta-glucosidase located in the endoplasmatic reticulum, is crucial for the beneficial interaction between Arabidopsis thaliana and the endophytic fungus Piriformospora indica. Plant J 54:428–439
Stace C (2010) New Flora of the British Isles. Cambridge University Press, Cambridge
Streeter D, Hart-Davies C, Hardcastle A, Cole F, Harper L (2009) Collins flower guide. HarperCollins Publishers, London
Verma S, Varma A, Rexer K, Hassel A, Kost G, Bisen P, Bütehorn B, Franken P (1998) Piriformospora indica, gen. et sp. nov., a new root-colonizing fungus. PNAS 90:896–903
Vohnik M, Albrechtova J, Vosatka M (2005) The inoculation with Oidiodendron maius and Phialocephala fortinii alters phosphorus and nitrogen uptake, foliar C:N ratio and root biomass distribution in Rhododendron cv. Azurro. Symbiosis 40:87–96
Waller F, Achatz B, Baltruschat H, Fodor J, Becker K, Fischer M, Heier T, Hückelhoven R, Neumann C, von Wettstein D et al (2005) The endophytic fungus Piriformospora indica reprograms barley to salt-stress tolerance, disease resistance, and higher yield. PNAS 102:13386–13391
Waller F, Mukherjee K, Deshmukh SD, Achatz B, Sharma M, Schäfer P, Kogel K-H (2008) Systemic and local modulation of plant responses by Piriformospora indica and related Sebacinales species. J Plant Physiol 165:60–70
Waqas M, Khan AL, Kamran M, Hamayun M, Kang S-M, Kim Y-H, Lee I-J (2012) Endophytic fungi produce gibberellins and indoleacetic acid and promotes host-plant growth during stress. Molecules 17:10754–10773
White TJ, Bruns T, Lee S, Taylor J (1990) Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics. In: Gelfand DH, Sninsky JJ, White TJ (eds) PCR Protocols: a guide to methods and applications. (Innis MA. Academic, New York, USA, pp 315–322
Yadav V, Kumar M, Deep DK, Kumar H, Sharma R, Tripathi T, Tuteja N, Saxena AK, Johri AK (2010) A phosphate transporter from the root endophytic fungus Piriformospora indica plays a role in phosphate transport to the host plant. J Biol Chem 285:26532–26544
Zadoks JC, Chang TT, Konzak CF (1974) A decimal code for the growth stages of cereals. Weed Res 14:415–421