Liší se cena mykorrhizní symbiózy u rostlin s C3 a C4 metabolismem?

Bc. Věra PROCHÁZKOVÁ

Master's thesis

Price varies mycorrhizal symbiosis among plants with C3 and C4 metabolism?

Anotácia:

Rod Panicum (proso) obsahuje několik taxonomicky blízkých druhů, které se liší typem fotosyntézy: C3 a C4. Tyto druhy je možné využít jako vhodný model srovnání vlivu typu fotosyntézy na fyziologické i ekologické vlastnosti rostlin, včetně hospodaření s energií zachycenou ve fotosyntéze. Zároveň je chování rostlin podstatně ovlivňováno mykorhizní symbiózou, soužitím hub s kořeny rostlin. Nedořešenou otázkou zůstává, zda se liší účinky mykorhizní symbiózy na metabolizmus rostlin s různým typem fotosyntézy. Příspěvkem k řešení této otázky byly dva skleníkové pokusy, které byly provedeny s použitím rostlin Panicum bisulcatum a Panicum maximum v nádobových kulturách. První pokus byl zaměřen na předběžné vyhodnocení růstových parametrů rostlin a jeho výsledky byly využity pro navržení druhého, hlavního pokusu. Druhý pokus zahrnoval pro každý druh rostliny dvě varianty, z nichž jedna byla mykorhizní a druhá nemykorhizní. Experimentálně byla zjišťována fixace atmosférického CO2 v nadzemních částech rostliny a další osud fixovaného uhlíku s využitím metody stanovení stabilního izotopu uhlíku 13C hmotovou spektrometrií. Zároveň byly zjišťovány růstové parametry rostlin a mykorhizní kolonizace kořenů. Statistické vyhodnocení výsledků ukázalo, že C4 rostliny měly průkazně vyšší rychlost fotosyntézy a že mykorhizní symbióza tuto rychlost významně neovlivnila. Mykorhizní symbióza průkazně snížila nadzemní biomasu rostlin, přičemž tento efekt byl výraznější u C4 rostlin. Zároveň mykorhizní symbióza průkazně snížila obsah fixovaného uhlíku v nadzemních částech. Naopak mykorhizní symbióza průkazně zvýšila množství fixovaného uhlíku, který byl mineralizován podzemní respirací. Rozdíl v mineralizaci fixovaného uhlíku podzemní respirací v mykorhizní a nemykorhizní variantě byl 24 hodin po značení průkazně vyšší u rostlin C3 než u rostlin C4. Po pěti dnech po značení byl ale efekt opačný. C4 rostliny vykazovaly průkazně vyšší závislost na zásobování fosforem prostřednictvím mykorhizní symbiózy. Výsledky ukázaly odlišnosti vlivu mykorhizní symbiózy na fyziologické chování rostlin se dvěma různými typy fotosyntézy. Měřené rozdíly pravděpodobně odrážejí odlišnosti v energetice mykorhizní symbiózy u obou druhů prosa.

Abstract:

Genus Panicum (millet) contains several taxonomically closely related species with different types of photosynthesis: C3 and C4. These species can be used as a suitable model for comparing how the type of photosynthesis affects physiological and ecological characteristics of plants such as management of energy captured during photosynthesis. Plants are also significantly influenced by mycorrhizal symbiosis, coexistence of certain soil fungi with plant roots. Unresolved issue is whether the mycorrhiza differentially affects plants with different types of photosynthesis. Thus two greenhouse experiments were performed using plants Panicum bisulcatum and Panicum maximum in pots. The first experiment aimed at evaluation of plant growth and the results were used to design the second, main experiment. The second experiment used the two plant species either or not inoculated with mycorrhizal fungi. The rates of fixation of atmospheric CO2 in above-ground parts of the plant were experimentally determined and the fate of fixed carbon was followed using measurement of stable carbon isotope 13C by mass spectrometry. At the same time plant growth parameters and mycorrhizal colonization of roots were measured. Statistical evaluation of the results showed that C4 plants had a significantly higher rate of photosynthesis and this was largely unaffected by mycorrhizal symbiosis. Mycorrhiza significantly reduced aboveground biomass of plants, and this effect was more pronounced in C4 plants. At the same time mycorrhizal symbiosis significantly reduced the amount of fixed carbon in above-ground parts. In contrast, mycorrhizal symbiosis significantly increased the amount of fixed carbon that was found in the belowground respiration. Belowground mineralization of fixed carbon was 24 hours after labeling significantly higher in C3 plants, whereas after five days post-labeling, rhizosphere of C4 plants released more 13C than the C3 rhizosphere. C4 plants showed a higher dependence on the supply of phosphorus through mycorrhizal symbiosis. The results thus demonstrated differences in the mycorrhiza-induced behavior of plants with different types of photosynthesis. These differences likely reflect the differential carbon availability and inherent variation in energy budget of the mycorrhizal symbiosis in these two species of millet.

Kľúčové slová

Panicum, C3 a C4 fotosyntéza, mykorhizní symbióza, fosfor, 13C značení

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 24. 4. 2014

Zverejniť od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: Mgr. Jan Jansa, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Science

Master programme / odbor:
Biology / Biologie