Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Kiểm tra các tác động allelopathy trong cạnh tranh giữa các loài thực vật: than hoạt tính có làm gián đoạn các mối quan hệ cộng sinh của thực vật không?
Tóm tắt
Than hoạt tính (AC) được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu sinh thái để làm sáng tỏ vai trò của các chất allelopathic trong cạnh tranh giữa các loài thực vật khác nhau. Tuy nhiên, bằng cách hấp phụ các hợp chất tín hiệu hóa học, AC cũng có thể có những tác động tiêu cực đến các loài thực vật có đối tác cộng sinh như nấm mycorrhiza dạng khối và rhizobia. Trong nghiên cứu này, chúng tôi kiểm tra xem việc bổ sung AC có những tác động bất lợi nào đến sự xâm chiếm rễ mycorrhizal của loài cỏ dại bản địa Plantago lanceolata và cây đậu ngoại lai Lupinus polyphyllus, sự nodul hóa của L. polyphyllus, cũng như sự hấp thụ chất dinh dưỡng và sự tăng trưởng của các loài thực vật đang sống trong cạnh tranh nội và ngoại loài hay không. Các tác động allelopathic có thể đã xảy ra trong giai đoạn nảy mầm và thiết lập cây con khi P. lanceolata bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của L. polyphyllus. Tuy nhiên, tác động tiêu cực này của L. polyphyllus lên P. lanceolata không được cải thiện khi bổ sung AC. AC đã ảnh hưởng tiêu cực đến sinh khối rễ của L. polyphyllus vào tuần 4, và sinh khối rễ và chồi của P. lanceolata vào tuần 9 của thí nghiệm; cả hai tác động này đều độc lập với sự có mặt và không có mặt của các loài thực vật cạnh tranh. Sự xâm chiếm rễ mycorrhizal của cả hai loài thực vật đều giảm đi khi có sự hiện diện của AC, mặc dù tác động này có xu hướng mạnh hơn đối với L. polyphyllus. Không phát hiện tác động đáng kể nào của AC lên sự nodul hóa của L. polyphyllus. P. lanceolata là loài cạnh tranh vượt trội và đã dẫn đến sự giảm sinh khối của L. polyphyllus trong cạnh tranh giữa các loài. Chúng tôi kết luận rằng AC có thể làm giảm sự mycorrhization và hiệu suất của các loài thực vật, điều này có thể dẫn đến những thay đổi trong cạnh tranh giữa các loài mà không cần có sự tham gia của allelopathy. Trái ngược với các nghiên cứu trước đây, AC được sử dụng trong nghiên cứu của chúng tôi không làm tăng tính sẵn có của chất dinh dưỡng cho cây, mà lại làm giảm sự phát triển của cây và mycorrhization. Chúng tôi cho rằng các thuộc tính dinh dưỡng của AC được sử dụng là rất quan trọng đối với hướng đi và các cơ chế của các tác động này và luôn cần phải được báo cáo.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Callaway RM, Aschehoug ET (2000) Invasive plants versus their new and old neighbors: a mechanism for exotic invasion. Science 290:521–523
Chapman HD, Prati PF (1961) Methods of analysis for soils, plants and water. University of California, Berkeley, USA
Inderjit, Callaway RM (2003) Experimental designs for the study of allelopathy. Plant Soil 256:1–11
Johnson NC, Graham JH, Smith FA (1997) Functioning of mycorrhizal associations along the mutualism-parasitism continuum. New Phytol 135:575–585
Karanika ED, Voulgari OK, Mamolos AP, Alifragis DA, Veresoglou DS (2008) Arbuscular mycorrhizal fungi in northern Greece and influence of soil resources on their colonization. Pedobiologia 51:409–418
Kulmatiski A (2010) Changing soils to manage plant communities: activated carbon as a restoration tool in ex-arable fields. Restor Ecol. doi:10.1111/j.1526-100X.2009.00632.x
Kulmatiski A, Beard KH (2006) Activated carbon as a restoration tool: potential for control of invasive plants in abandoned agricultural fields. Restor Ecol 14:251–257
Lau JA, Puliafico KP, Kopshever JA, Steltzer H, Jarvis EP, Schwarzlander M, Strauss SY, Hufbauer RA (2008) Inference of allelopathy is complicated by effects of activated carbon on plant growth. New Phytol 178:412–423
Mahall BE, Callaway RM (1992) Root communication mechanisms and intracommunity distributions of 2 Mojave desert shrubs. Ecology 73:2145–2151
McGonigle TP, Miller MH, Evans DG, Fairchild GL, Swan JA (1990) A new method which gives an objective measure of colonization of roots by vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi. New Phytol 115:495–501
O’Dell TE, Trappe JM (1992) Root endophytes of lupin and some other legumes in Northwestern USA. New Phytol 122:479–485
Pietikäinen J, Kiikkilä O, Fritze H (2000) Charcoal as a habitat for microbes and its effect on the microbial community of the underlying humus. Oikos 89:231–242
Ridenour WM, Callaway RM (2001) The relative importance of allelopathy in interference: the effects of an invasive weed on a native bunchgrass. Oecologia 126:444–450
Shaw LJ, Morris P, Hooker JE (2006) Perception and modification of plant flavonoid signals by rhizosphere microorganisms. Environ Microbiol 8:1867–1880
Valtonen A, Jantunen J, Saarinen K (2006) Flora and Lepidoptera fauna adversely affected by invasive Lupinus polyphyllus along road verges. Biol Conserv 133:389–396
Vierheilig H, Coughlan AP, Wyss U, Piche Y (1998) Ink and vinegar, a simple staining technique for arbuscular-mycorrhizal fungi. Appl Environ Microbiol 64:5004–5007
Warnock DD, Lehmann J, Kuyper TW, Rillig MC (2007) Mycorrhizal responses to biochar in soil—concepts and mechanisms. Plant Soil 300:9–20
Weißhuhn K, Prati D (2009) Activated carbon may have undesired side effects for testing allelopathy in invasive plants. Basic Appl Ecol 10:500–507
Werner D, Oberlies G (1975) Nitrogenase activity in associations of rhizobium-Lupini and Lupinus polyphyllus tissue-cultures. Naturwiss 62:350–351
Wink M (1985) Composition of the spent cell-culture medium. 1. Time-course of ethanol formation and the excretion of hydrolytic enzymes into the medium of suspension-cultured cells of Lupinus polyphyllus. J Plant Physiol 121:287–293
Wink M, Witte L, Hartmann T, Theuring C, Volz V (1983) Accumulation of quinolizidine alkaloids in plants and cell-suspension cultures—genera Lupinus, Cytisus, Baptisia, Genista, Laburnum, and Sophora. Planta Med 48:253–257
Wurst S, van Beersum S (2009) The impact of soil organism composition and activated carbon on grass-legume competition. Plant Soil 314:1–9