Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Этот протокол обеспечивает простой и удобный в использовании подход к определению скорости колонизации арбускулярных микоризных грибов (AMF) в корнях инвазивных растений.
Арбускулярные микоризные грибы (AMF) являются широко распространенными почвенными грибами в экосистемах и могут образовывать симбиотические ассоциации (микоризы) с корнями большинства наземных растений. Растения обеспечивают источники углерода для AMF через микоризные ассоциации, в то время как гифы AMF могут расширять диапазон поглощения питательных веществ корнями и способствовать усвоению питательных веществ растениями. Существует множество различных видов AMF, и симбиотические отношения между разными видами AMF и разными растениями различаются. Инвазивные растения могут обогатить виды AMF лучшими симбиотическими способностями за счет корневых экссудатов, способствуя их росту и тем самым увеличивая их колонизацию в корнях инвазивных растений. В то же время инвазивные растения также могут нарушать симбиотические отношения между AMF и местными растениями, влияя на местное растительное сообщество, которое является одним из механизмов успешной инвазии растений. Скорость колонизации AMF в корнях инвазивных и местных растений косвенно отражает роль AMF в процессе инвазии инвазивных растений. При этом методе собранные корни растений могут быть обработаны непосредственно или сохранены в фиксаторе для последующей пакетной обработки. Благодаря обесцвечиванию, подкислению, окрашиванию и обесцвечивающей обработке корней можно четко наблюдать гифы, споры и арбускулярные структуры AMF в корневой системе. Этот метод может быть завершен в базовой лаборатории для наблюдения и расчета скорости колонизации AMF в корневых системах инвазивных растений.
Микоризные грибы преобладают в естественных экосистемах и устанавливают симбиотические отношения с корнями большинства растений, образуя микоризу1. Эти ассоциации взаимовыгодны, поскольку растения поставляют фотосинтетически фиксированные углеродные соединения, такие как жирные кислоты и сахара, для поддержки роста микоризных грибов, в то время как грибы отвечают взаимностью, поставляя минеральные питательные вещества, такие как фосфор и азот, растениям-хозяевам, тем самымспособствуя росту растений. Основываясь на типах микоризы, образованных корнями растений, микоризные грибы можно разделить на четыре основных типа: эктомикоризные грибы (ECM), эрикоидные микоризные грибы (ERM), микоризные грибы орхидей (ORM) и арбускулярные микоризные грибы (AM). Среди них наиболее широкое распространение имеют арбускулярные микоризные грибы (АМФ) и могут образовывать микоризные ассоциации с более чем 80% видов растений 3,4.
AMF играют решающую роль в улучшении круговорота питательных веществ в почве5, улучшении усвоения питательных веществрастениями 6 и регулировании конкуренции и сукцессии растений. Они играют важную роль в процессе инвазии инвазивных видов растений 7,8. AMF, классифицируемый по типу Mucoromycota9, включает в себя более 250 видов10. Конкретные симбиотические отношения между различными видами AMF и разными растениями могут различаться. Инвазивные виды растений обладают потенциалом для изменения разнообразия AMF и способствуют обогащению видов AMF лучшими симбиотическими способностями, которые способствуют их конкурентному преимуществу во время роста и колонизации 8,11,12,13. Понимание динамики AMF и их взаимодействия с инвазивными видами растений имеет важное значение для понимания механизмов, лежащих в основе инвазий растений и их экологических последствий.
Качественные исследования видов AMF обычно включают в себя два основных метода. Одним из них является морфологическая идентификация, такая как сбор спор AMF из почвы с использованием таких методов, как мокрое просеивание-центрифугирование сахарозой, с последующей классификацией и количественной оценкой спор на основе ихморфологии. Другой метод включает в себя молекулярные методы, амплификацию консервативных областей генов AMF и их секвенированиедля идентификации. Однако эти методы часто требуют большого опыта морфологической идентификации или больших финансовых ресурсов. С другой стороны, количественные исследования темпов колонизации AMF, хотя и не могут определить изменения в видах и составе AMF, все же дают всестороннюю оценку симбиотических отношений между AMF и растениями. Такие исследования незаменимы как в фундаментальных исследованиях, так и в последующей работе по валидации экспериментов по инокуляции.
Колонизация AMF играет решающую роль в определении распределения ресурсов среди сосуществующих видов растений7. Он отражает установление и силу симбиотических отношений между AMF и корнями растения-хозяина. В одной и той же среде обитания инвазивные виды растений часто демонстрируют более высокие темпы колонизации по сравнению с местными растениями16,17. Эта усиленная колонизация AMF способствует успешному вторжению инвазивных видов, таких как Ambrosia artemisiifolia18, Solidago canadensis19, Sapium sebiferum20, Ageratina adenophora21, Sphagneticola trilobata22 и Flaveria bidentis7. Понимание скорости колонизации AMF в корнях инвазивных растений обеспечивает основу для разгадки почвенных микробных механизмов, лежащих в основе успешной инвазии этих видов. Исследование скорости колонизации AMF в корнях инвазивных растений проливает свет на экологические последствия взаимодействия растений и микробов и способствует нашему пониманию механизмов, вызывающих инвазию растений.
Определение скорости колонизации AMF включает в себя метод окрашивающей микроскопии, который включает в себя несколько этапов: сохранение корня, осветление, подкисление, окрашивание, задержание и микроскопическое исследование (дополнительный рисунок 1). За последние десятилетия исследователи изучили различные методы наблюдения за AMF и разработали различные методы окрашивания. На ранних этапах широко применялось окрашивание трипановым синим цветом23,24. Однако этот метод имеет ограничения из-за токсичности трипанового синего цвета. Кислотное окрашивание фуксином, с другой стороны, является широко используемым методом, который обеспечивает яркие цвета и показывает надежные, а также стабильные результаты окрашивания25. Кроме того, раствор для окрашивания можно использовать повторно, что делает его более экономичным. Скорость колонизации определяется с помощью метода пересечения линий сетки, который дает более объективные статистические результаты по сравнению с другими подходами26. Этот метод отличается простотой, низкой стоимостью и минимальными требованиями к оборудованию, что делает возможным его выполнение в базовых лабораторных условиях. Он предлагает практический и доступный подход к оценке скорости колонизации AMF и способствует нашему пониманию симбиотических ассоциаций между AMF и корнями растений.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Мы проводили эксперименты с использованием одного инвазивного растения F. bidentis и одного местного растения Setaria viridis. Оба растения были выращены на экспериментальных участках на пилотной научно-исследовательской базе Ланфанг Китайской академии сельскохозяйственных наук (CAAS), Хэбэй, Китай. Каждый вид растений был индивидуально посажен на отдельных участках, каждый из которых имел размеры 2 м х 3 м и расстояние между участками 1 метр. Растения были оставлены расти естественным образом, и примерно через два месяца были собраны образцы корней.
1. Заготовка и консервация корня
2. Окрашивание корней
3. Удаление пятен и микроскопия
4. Расчет темпов колонизации
Лечение | Скользить | Количество пересечений | ||||
Отрицательная | Гифы | Арбускул | Пузырьки | Итог | ||
Пример 1 | Слайд 1 | АN1 | АВ1 | АА1 | АВ1 | АТ1 |
Слайд 2 | АN2 | А Н2 | АА2 | АВ2 | АТ2 | |
Слайд 3 | АN3 | А В3 | АА3 | АВ3 | АТ3 | |
Итог | А Н | АХ | АА А | АV | А Т |
Таблица 1: Статистическая таблица темпов колонизации арбускулярных микоризных грибов. Сокращения: AH = Количество пересечений с гифами; AA = Количество пересечений с арбускулями; AV = Число пересечений с везикулами; AT = общее число перекрестков; AN = Количество пересечений с немикоризными корнями.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Результаты окрашивания корней инвазивных растений с помощью этого метода показаны на рисунке 1. Структуры (гифы, арбускулы, споры и везикулы) AMF окрашиваются в красный цвет, клетки коры корня окрашиваются в светло-красный цвет после задержания, а центра...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Взаимодействие между инвазивными растениями и AMF является сложным и разнообразным. Изучение этих взаимодействий имеет решающее значение для понимания успеха инвазивных растений и их экологических последствий. Они могут влиять на инвазивную способность растений, ст...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа финансировалась Национальной программой ключевых исследований и разработок Китая (2021YFD1400100, 2021YFC2600400 и 2022YFC2601100) и Национальным научным фондом Китая (42207162).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
70% Alcohol | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd | R433197 | |
Acetic acid solution | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd | A116166 | |
Acid fuchsin | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd | A104917 | |
Formaldehyde solution, Formalin | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd | F111941 | |
Glycerol | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd | G116203 | |
Hydrochloric acid, HCl | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd | H399657 | |
Lactic acid | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd | L432769 | |
Manual System Microscope BX43 | Olympus (China) co., Ltd | ||
Potassium hydroxide, KOH | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd | P112284 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены