Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Bu protokol, istilacı bitkilerin köklerindeki Arbusküler mikorizal mantarların (AMF) kolonizasyon oranını belirlemek için basit ve kullanımı kolay bir yaklaşım sağlar.
Arbusküler mikorizal mantarlar (AMF), ekosistemlerde yaygın olarak dağılmış toprak mantarlarıdır ve çoğu karasal bitkinin kökleri ile simbiyotik ilişkiler (mikorizalar) oluşturabilir. Bitkiler, mikorizal ilişkiler yoluyla AMF'ye karbon kaynakları sağlarken, AMF hifleri kökler tarafından besin emilim aralığını genişletebilir ve bitki besin alımını teşvik edebilir. AMF'nin birçok farklı türü vardır ve farklı AMF türleri ile farklı bitkiler arasındaki simbiyotik ilişkiler farklılık gösterir. İstilacı bitkiler, AMF türlerini kök eksüdaları yoluyla daha iyi simbiyotik yeteneklerle zenginleştirebilir, büyümelerini teşvik edebilir ve böylece istilacı bitki köklerinde kolonizasyonlarını artırabilir. Aynı zamanda, istilacı bitkiler, AMF ile yerli bitkiler arasındaki simbiyotik ilişkiyi de bozabilir ve başarılı bitki istilası mekanizmalarından biri olan yerel bitki topluluğunu etkileyebilir. AMF'nin istilacı ve yerli bitkilerin köklerindeki kolonizasyon oranı, dolaylı olarak AMF'nin istilacı bitki istilası sürecindeki rolünü yansıtmaktadır. Bu yöntemde, toplanan bitki kökleri doğrudan işlenebilir veya daha sonra toplu işlem için bir fiksatif olarak saklanabilir. Köklerin renk giderme, asitleştirme, boyama ve leke giderme işlemi sayesinde, kök sistemindeki AMF'nin hifleri, sporları ve arbusküler yapıları açıkça gözlemlenebilir. Bu yöntem, istilacı bitkilerin kök sistemlerinde AMF'nin kolonizasyon oranını gözlemlemek ve hesaplamak için temel bir laboratuvarda tamamlanabilir.
Mikorizal mantarlar doğal ekosistemlerde yaygındır ve çoğu bitkinin kökleri ile simbiyotik ilişkiler kurarak mikoriza1 oluşturur. Bitkiler, mikorizal mantarların büyümesini desteklemek için yağ asitleri ve şekerler gibi fotosentetik olarak sabit karbon bileşikleri sağladığından, mantarlar ise konukçu bitkilere fosfor ve nitrojen gibi mineral besinler sağlayarak karşılık verdiğinden, bu ilişkiler karşılıklı olarak faydalıdır ve böylece bitki büyümesini teşvik eder2. Mikorizal mantarlar, bitki kökleri ile oluşturdukları mikorizal tiplerine göre dört ana türe ayrılabilir: ektomikorizal (ECM) mantarlar, erikoid mikorizal (ERM) mantarlar, orkide mikorizal (ORM) mantarları ve arbusküler mikorizal () mantarlar1. Bunlar arasında, arbusküler mikorizal mantarlar (AMF) en geniş dağılıma sahiptir ve bitki türlerinin %80'inden fazlası ile mikorizal ilişkiler oluşturabilir 3,4.
AMF, toprak besin döngüsünün5 arttırılmasında, bitki besin alımınıniyileştirilmesinde 6 ve bitki rekabetinin ve ardıllığının düzenlenmesinde çok önemli bir rol oynamaktadır. İstilacı bitki türlerinin istilası sürecinde önemli bir rol oynarlar 7,8. Mucoromycota9 filumu altında sınıflandırılan AMF, 250'den fazla türü kapsar10. Farklı AMF türleri ve farklı bitkiler arasındaki spesifik simbiyotik ilişkiler değişebilir. İstilacı bitki türleri, AMF çeşitliliğini değiştirme ve büyüme ve kolonizasyon sırasında rekabet avantajlarına katkıda bulunan daha iyi simbiyotik yeteneklerle AMF türlerinin zenginleşmesini teşvik etme potansiyeline sahiptir 8,11,12,13. AMF'nin dinamiklerini ve istilacı bitki türleriyle etkileşimlerini anlamak, bitki istilalarının altında yatan mekanizmaları ve bunların ekolojik etkilerini anlamak için çok önemlidir.
AMF türlerinin kalitatif çalışmaları tipik olarak iki ana yöntemi içerir. Bunlardan biri, ıslak eleme-sükroz santrifüjleme gibi yöntemler kullanılarak topraktan AMF sporlarının toplanması ve ardından sporların morfolojilerine göre sınıflandırılması ve miktarının belirlenmesi gibi morfolojik tanımlamadır14. Diğer yöntem, AMF genlerinin korunmuş bölgelerinin amplifiye edilmesi ve bunların tanımlanması için dizilenmesi olan moleküler teknikleri içerir15. Bununla birlikte, bu yöntemler genellikle kapsamlı morfolojik tanımlama deneyimi veya daha yüksek finansal kaynaklar gerektirir. Öte yandan, AMF kolonizasyon oranlarının kantitatif çalışmaları, AMF türleri ve bileşimindeki değişiklikleri belirleyemese de, AMF ve bitkiler arasındaki simbiyotik ilişkinin kapsamlı bir değerlendirmesini sağlamaya devam etmektedir. Bu tür çalışmalar, hem temel araştırmalarda hem de aşılama deneyleri için müteakip doğrulama çalışmalarında vazgeçilmezdir.
AMF'nin kolonizasyonu, bir arada bulunan bitki türleri arasındaki kaynak dağılımının belirlenmesinde çok önemli bir rol oynar7. AMF ve konukçu bitki kökleri arasındaki simbiyotik ilişkinin kurulmasını ve gücünü yansıtır. Aynı habitatta, istilacı bitki türleri genellikle yerli bitkilere kıyasla daha yüksek kolonizasyon oranları sergiler 16,17. AMF'nin bu gelişmiş kolonizasyonu, Ambrosia artemisiifolia18, Solidago canadensis19, Sapium sebiferum20, Ageratina adenophora21, Sphagneticola trilobata22 ve Flaveria bidentis7 gibi istilacı türlerin başarılı bir şekilde istilasına katkıda bulunur. İstilacı bitkilerin köklerinde AMF'nin kolonizasyon oranını anlamak, bu türlerin başarılı bir şekilde istilasının altında yatan toprak mikrobiyal mekanizmalarını çözmek için bir temel sağlar. İstilacı bitki köklerinde AMF'nin kolonizasyon oranını araştırmak, bitki-mikrop etkileşimlerinin ekolojik etkilerine ışık tutar ve bitki istilalarını yönlendiren mekanizmaları anlamamıza katkıda bulunur.
AMF kolonizasyon hızının belirlenmesi, birkaç adımı içeren bir boyama mikroskobu tekniğini içerir: kök koruma, arıtma, asitleştirme, boyama, lekelenme ve mikroskobik inceleme (Ek Şekil 1). Geçtiğimiz on yıllar boyunca, araştırmacılar AMF için çeşitli gözlem yöntemlerini araştırdılar ve çeşitli boyama teknikleri geliştirdiler. Erken evrelerde, Tripan mavisi boyaması yaygın olarak kullanılmıştır23,24. Bununla birlikte, bu yöntemin Tripan mavisinin toksisitesi nedeniyle sınırlamaları vardır. Asit fuksin boyama ise parlak renkler sağlayan, güvenilir ve stabil boyama sonuçları gösteren yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir25. Ek olarak, boyama solüsyonu yeniden kullanılabilir ve bu da onu daha uygun maliyetli hale getirir. Kolonizasyon oranı, diğer yaklaşımlara kıyasla daha objektif istatistiksel sonuçlar sağlayan ızgara çizgisi kesişimi yöntemi kullanılarak belirlenir26. Bu yöntem, basitliği, düşük maliyeti ve minimum ekipman gereksinimleri ile karakterize edilir ve bu da temel laboratuvar ortamlarında gerçekleştirilmesini mümkün kılar. AMF'nin kolonizasyon oranını değerlendirmek için pratik ve erişilebilir bir yaklaşım sunar ve AMF ile bitki kökleri arasındaki simbiyotik ilişkileri anlamamıza katkıda bulunur.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bir istilacı bitki F. bidentis ve bir yerli bitki Setaria viridis kullanarak deneyler yaptık. Her iki bitki de Çin'in Hebei kentindeki Çin Tarım Bilimleri Akademisi'nin (CAAS) Langfang Bilimsel Araştırma Pilot Üssü'ndeki deneysel arazilerde yetiştirildi. Her bitki türü, her bir parsel 2 m x 3 m ölçülerinde ve parseller arasında 1 metre boşluk olacak şekilde ayrı parsellere ayrı ayrı dikildi. Bitkiler doğal olarak büyümeye bırakıldı ve yaklaşık iki ay sonra kök örnekleri toplandı.
1. Kök hazırlama ve koruma
2. Köklerin boyanması
3. Leke çıkarma ve mikroskopi
4. Kolonizasyon oranı hesaplaması
Muamele | Kaydırak | Kavşak sayısı | ||||
Negatif | Hifler | Arbusküller | Veziküller | Toplam | ||
Örnek 1 | Slayt 1 | AN 1 | AH1 | AA 1 | BirV1 | AT1 |
Slayt 2 | AN2 | AH2 | AA 2 | AV2 | BirT2 | |
Slayt 3 | AN3 | AH3 | AA3 | BirV3 | BirT3 | |
Toplam | AN | BirH | AA | BirV | BirT |
Tablo 1: Arbusküler mikorizal mantarların kolonizasyon oranlarının istatistiksel tablosu. Kısaltmalar: AH = Hif ile kesişme sayısı; AA = Arbuscules ile kesişme sayısı; AV = Veziküllerle kesişme sayısı; AT = Toplam kesişme sayısı; A, N, = Mikorizal olmayan köklere sahip kesişme sayısı.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu yöntem kullanılarak yapılan istilacı bitki köklerinin boyama sonuçları Şekil 1'de gösterilmiştir. AMF'nin yapıları (hifler, arbusküller, sporlar ve veziküller) kırmızıya boyanır, kök korteks hücreleri lekelendikten sonra açık kırmızıya boyanır ve merkezi silindir kırmızıya boyanır. Bu boyama sonucu, AMF esas olarak bitkinin korteksinde bulunduğundan, mantar yapılarını ayırt etmek için yeterlidir. Boyama sonucundan, arbu...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
İstilacı bitkiler ve AMF arasındaki etkileşimler karmaşık ve çeşitlidir. Bu etkileşimleri incelemek, istilacı bitkilerin başarısını ve ekolojik etkilerini anlamak için çok önemlidir. Bitkilerin istilacı yeteneklerini, toprak ekosistemlerinin yapısını ve işlevini ve yerli bitkilerin rekabet gücünü etkileyebilirler. Kolonizasyon oranı, istilacı bitkiler ve AMF arasındaki ilişkiyi incelemek için önemli bir gösterge görevi görür. Simbiyotik ilişkiler kurma...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Bu çalışma, Çin Ulusal Anahtar Ar-Ge Programı (2021YFD1400100, 2021YFC2600400 ve 2022YFC2601100) ve Çin Ulusal Bilim Vakfı (42207162) tarafından finanse edilmiştir.
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.
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır