The role of symbiotic arbuscular mycorrhizal fungi (Glomeromycota) in roots of the host plant Deschampsia flexuosa in vegetation succession of inland sand dunes in Finnish Lapland

Abstract

Suurin osa maalla elävistä putkilokasvilajeista ja -heimoista elää symbioosissa mykorritsasienten kanssa. Mykorritsatyyppejä on useita, ja näistä yleisin ja vanhin on arbuskelimykorritsasymbioosi, jossa Glomeromycota-sienet muodostavat arbuskelimykorritsaa (AM) kasvien juurien sisällä. Tämä kasvin ja sienen välinen tiivis suhde on molempia osapuolia hyödyttävä symbioosi. Toisenvarainen AM sieni on riippuvainen kasvin tuottamasta orgaanisesta hiilestä, ja vastapalveluksena sieni voi parantaa kasvin ravinteiden- ja vedenottokykyä, sekä suojata tätä taudinaiheuttajilta, tuhohyönteisiltä ja laiduntajilta, sekä parantaa kasvin kuivuudensietokykyä. Vaikuttamalla isäntäkasvien kasvuun ja resurssien kohdentamiseen AM sienet vaikuttavat myös kasvien välisiin suhteisiin, sekä edelleen kasvien ja maaperän pieneliöstön eliöyhteisöiden rakenteisiin ja monimuotoisuuteen. Tutkin AM sienten roolia hietatievojen sukkessiossa Suomen Lapissa. Mittasin sienten merkitystä isäntäkasville juurten kolonisaatioasteen (%) avulla. Tutkimuskasvilajina oli metsälauha, Deschampsia flexuosa, joka kasvoi sekä hietatievojen deflaatioaltaissa (sukkession alkuvaihe) että jo metsittyneillä dyyneillä (kliimaksi). AM symbioosin merkityksen on aikaisemmissa tutkimuksissa todettu nousevan ekosysteemin ikääntyessä ja vakaantuessa. Kolonisaatio on tyypillisesti suurempaa ekosysteemeissä, joissa epäorgaanisten ravinteiden saatavuus on heikko ja kilpailu resursseista on kovaa. Tässä tutkimuksessa kolonisaation määrä isäntäkasvien juurissa oli kuitenkin suurempaa deflaatioaltaissa kuin metsittyneillä dyyneillä, mikä oli vastoin ennakko-oletuksia. Näyttää siis siltä, että metsälauhakasvit deflaatioaltaissa ovat riippuvaisempia AM sienistä kuin metsittyneiden dyynien metsälauhat - jatkotutkimus on tarpeen selvittämään miksi.

Most of all land plant species and families are mycorrhizal, and the majority of them house the symbiont arbuscular mycorrhizal (AM) fungi in their roots. The attachment between the host plant and the mycorrhizal fungus is called a mutualistic symbiosis. The heterotrophic AM fungi rely on organic carbon provided by their plant hosts and in return the fungi can improve their host plants nutrients acquisition, provide protection from pathogens and herbivores, and tolerance of water deficit. By affecting the plant's resource allocation and growth, AM fungi may affect the interactions between plants and thus alter the composition of plant and soil microbial communities. I studied the role of AM fungi in vegetation succession of inland sand dunes in Finnish Lapland. I assessed the mycorrhizal status of a host plant as percent root length colonized (%). The study plant, Deschampsia flexuosa, grew both in the deflation basins (the beginning of succession) and in the vegetated dunes (the climax) in the study area. Mycorrhizal colonization is generally common in old and stabilized ecosystems and absent or low in early successional phases of ecosystems, or in ecosystem suffering from severe disturbances. Colonization tends to be high when the amount of inorganic nutrients in soil is low and competition for sparse resources is intense. In this study I found that the colonization of roots was greater in the disturbed deflation basins than in the stabilized vegetated dunes, which was contrary to what was expected. For one reason or the other it seems that the host plants in the deflation basins are more dependent on AM fungi - but to find out for what, we need to study further.