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Carbon and nitrogen exchange between plant roots, ectomycorrhizal fungi and soil bacteria in the mycorrhizosphere of Fagus sylvatica
Stefan Gorka
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Ecology and Ecosystems
Betreuer*in
Andreas Richter
Mitbetreuer*in
Christina Kaiser
DOI
10.25365/thesis.50276
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-13768.00333.504864-4
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Der Begriff Mykorrhiza bezieht sich auf die Symbiose zwischen Pflanzenwurzeln und Pilzen, in der Pflanzen mit Pilzen photosynthetisch fixierten Kohlenstoff gegen Nährstoffe und Wasser austauschen.
In dieser Arbeit konzentrien wir uns auf zwei Aspekte der Mykorrhiza-Beziehung, nämlich (a) die Mechanismen, die den Zusammenhang zwischen Pflanzen- und Ektomykorrhizapilzen bestimmen, und (b) den Prozess der Nährstoffaufnahme über Ektomykorrhizahyphen in Wechselwirkung mit assoziierten Bodenbakterien.
Wir stellten die Hypothese auf, dass (i) reziproke Belohnung innerhalb der Ektomykorrhiza-Symbiose auf der Ebene der Wurzelsystemarchitektur beobachtet werden kann. (Ii) Ektomykorrhizapilze geben kürzlich photooxidiierten Kohlenstoff zu aussoziierten Hyphosphärenbakterien weiter, und (iii) diese Weitergabe von Kohlenstoff wird durch die Stickstoffverfügbarkeit beeinflusst.
Um diese Fragen zu untersuchen, führten wir ein “Split-Root” Experiment mit ektomykorrhizierten Buchen durch. Wir nutzten die Makierung mit stabilen Isotopen (13C, 15N) um den Fluss von Nährstoffen und kürzlich photooxidiertem Kohlenstoff zu verfolgen und die Mechanismen des Nährstoffaustausches zwischen Pflanze und Pilz aufzuklären.
Unsere Ergebnisse zeigen einen schnellen Transport von kürzlich photassimiliertem Kohlenstoff zu assoziierten Bodenbakterien in wurzelfernen Bereichen. Die Ektomykorrhizapilze übten eine starke Kontrolle auf die Stickstoffzufuhr der Pflanze aus, basierend auf der Mende des Kohlenstoffes, den sie von dieser erhielten. Umgekehr übte die Pflanze nur geringe Kontrolle auf die Kohlenstoffzufuhr aus. Zusammenfassen konnten wir zeigen, dass der Kohlenstoff- und Stickstofffluss durch das Pflanzen-Boden-System durch gezielte Kontrollen des Ressourcenaustausches, nicht nur zwischen Pflanzen und ihrem Mykorrhizapartner, sondern auch zwischen Mykorrhizapilzen und Bodenbakterien vermittelt wird.
Abstract
(Englisch)
The term mycorrhiza refers to the mutualistic relationship between plant roots and fungi, in which plants transfer photosynthetically fixed carbon to associated mycorrhizal fungi, which provide nutrients and water to their plant host in return.
Here we focussed on two aspects of the mycorrhizal relationship, that is, (a) the mechanisms governing the relationship between plant and ectomycorrhizal fungi, and (b) the process of nutrient acquisition via ectomycorrhizal hyphae in interaction with associated soil bacteria.
We hypothesized that (i) reciprocal reward within the ectomycorrhizal symbiosis may be observed at the level of root system architecture (ii) ectomycorrhizal fungi allocate recent photosynthates to soil bacteria, and (iii) this carbon allocation is influenced by nitrogen availability.
To investigate these questions, we conducted a split-root experiment with ectomycorrhizal Fagus sylvatica trees. Stable isotope tracing (13C, 15N) was used for determining the fate of nutrients and photosynthates in this system and to elucidate mechanisms governing resource exchange between plant and fungus.
Our results indicate a rapid allocation of recent photosynthates via ectomycorrhizal hyphae to associated soil bacteria in root-distant areas. In addition, our results suggest a high control of ectomycorrhizal fungi on nitrogen delivery based on the amount of carbon received by the plant, but conversely a low control of the plant on carbon delivery. Taken together we demonstrate that carbon and nitrogen flow through the plant-soil system is mediated by distinct controls on resource exchange not only between plants and their mycorrhizal partner, but also between mycorrhizal fungi and soil bacteria.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Carbon nitrogen ectomycorrhizal mycorrhizosphere priming PLFAs stable isotopes reciprocity 13C 15N
Schlagwörter
(Deutsch)
Kohlenstoff Stickstoff Ektomykorrhiza Mykorrhizosphäre Priming PLFAs stabile Isotopen Reziprozität 13C 15N
Autor*innen
Stefan Gorka
Haupttitel (Englisch)
Carbon and nitrogen exchange between plant roots, ectomycorrhizal fungi and soil bacteria in the mycorrhizosphere of Fagus sylvatica
Paralleltitel (Deutsch)
Kohlenstoff und Stickstoff Austausch zwischen Pflanzenwurzeln, Ektomykorrhizapilzen und Bodenbakterien in der Mykorrhizosphäre von Fagus sylvatica
Publikationsjahr
2017
Umfangsangabe
67 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Andreas Richter
AC Nummer
AC14522519
Utheses ID
44457
Studienkennzahl
UA | 066 | 833 | |