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Exchange and distribution of carbon and soil nutrients in common mycorrhizal networks of European beech (Fagus sylvatica)
Bruna Yuri Pinheiro Imai
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Ecology and Ecosystems
Betreuer*in
Christina Kaiser
DOI
10.25365/thesis.60156
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-25113.39826.778271-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Mykorrhiza ist eine weitverbreitete Symbiose zwischen Pflanzen und Pilzen. Mykorrhizapilze besiedeln Pflanzenwurzeln und unterstützen mit ihrem Netzwerk aus weitläufigen, feinverzweigten Hyphen die Pflanzen bei der Nährstoffaufnahme. Da Mykorrhizapilze in der Regel gleichzeitig Verbindungen mit mehreren Pflanzen eingehen werden diese Pflanzen unterirdisch durch ein Netzwerk von Hyphen, das sogenannte ‚Common Mycorrhizal Network‘ (CMN) miteinander verbunden. Dieses Netzwerk spielt eine wichtige, aber noch nicht ganz verstandene, Rolle für der Verteilung von Kohlenstoff und Bodennährstoffen innerhalb der am Netzwerk teilnehmenden Pilze und Pflanzen.
In dieser Arbeit wurde die Verteilung von photoassimilierten Kohlenstoff und Bodennährstoffen durch ein Ektomykorrhizapilznetzwerk untersucht. Mithilfe stabiler Isotope (13C, 15N) wurden Kohlenstoff- und Stickstoffflüsse zwischen jungen Rotbuchen in einem Glashausexperiment nachverfolgt. Dafür manipulierten wir die Gleichheit des Zugangs zu Kohlenstoffresourcen durch Beschattung mancher Bäume, und die Anwesenheit eines intakten CMN durch Unterbrechung der unterirdischen Hyphenverbindungen. Unser Ziel war es, die Rolle von CMNs auf Austausch und Verteilung von Kohlenstoff und Stickstoff unter gleichen und ungleichen Resourcenverfügbarkeiten im System zu untersuchen.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass Nährstoffaufnahme von Pflanzen hauptsächlich von ihren Pilzpartnern abhing. Dennoch fanden wir keinen Effekt von CMNs auf N Verteilung zwischen Pflanzen. Mykorrhizanetzwerke führte zu einer beträchtlichen Erhöhung der photosynthetischen Assimilation und des Transfers der Photosynthate in den Boden. Pilzhyphen transportierten Kohlenstoff bevorzugt in nährstoffreiche Bereiche. Dieser Transfer geschah auch, wenn sich diese Bereiche in der Nähe von Nachbarpflanzen befanden und dies die Überwindung des nährstoffarmen Sand-Zwischenbereichs bedeutete.
Unsere Ergebnisse legen nahe, dass der Kohlenstofftransfer zwischen Pflanzensystemen durch Pilznetzwerke stärker von der Verteilung von nährstoffreichen Bereichen im Boden als vom Unterschied in Photosynthesekapazität der Wirtspflanzen abhängt. Pflanzen lieferten Pilznetzwerken mehr C, wenn diese durch CMN verbunden waren, ohne den unterirdischen Wettbewerb um N zu verstärken.
Abstract
(Englisch)
Mycorrhizal fungi can connect multiple plants belowground forming Common Mycorrhizal Networks (CMNs). It has been suggested that CMNs facilitate mutualistic interactions between plants by providing channels to exchange carbon and nutrients. However, the terms of trade and mechanisms in which plants and their fungal partners interact are still not fully understood.
In order to investigate how Beech trees photosynthates are distributed within the belowground network and how nitrogen is provided by the EM fungi in return, we conducted an experiment using dual isotope labelling and 13C and 15N incorporation into microbial biomass and plant tissues. The aim was to analyze the impact of CMNs on nutrient allocation between the plants when the sink-source gradient was manipulated by shading and disrupting hyphal linkage between the plants.
Our results demonstrated that plants relied mostly on their fungal partners to acquire nutrients, however, we did not find an effect of CMNs on N allocation between the plants. The presence of a larger mycorrhizal network substantially increased photosynthetic assimilation and belowground allocation of C by plants. Fungi translocated carbon via hyphal linkages preferentially into mycorrhiza-exclusive nutrient patches, even when they were located within the realm of a neighboring plant and this necessitates to cross a nutrient-poor zone of sand.
Our results suggest that the C transfer between plant systems via fungal networks is more strongly related to the distribution of nutrient-rich patches in the soil rather than differences in photosynthetic capacity of the host plants. When connected by a CMN, plants directed more C into the fungal network, without promoting a clear belowground competition for the N resources.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Carbon nitrogen ectomycorrhizal PLFAs stable isotopes 13C 15N Common Mycorrhizal Networks
Schlagwörter
(Deutsch)
Kohlenstoff Stickstoff Ektomykorrhiza PLFAs stabile Isotope 13C 15N Mykorrhizapilznetzwerke
Autor*innen
Bruna Yuri Pinheiro Imai
Haupttitel (Englisch)
Exchange and distribution of carbon and soil nutrients in common mycorrhizal networks of European beech (Fagus sylvatica)
Paralleltitel (Deutsch)
Austausch und Verteilung von Kohlenstoff und Bodennährstoffen in unterirdischen Mykorrhizapilznetzwerken von Rotbuchengemeinschaften
Publikationsjahr
2019
Umfangsangabe
74 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Christina Kaiser
AC Nummer
AC15533307
Utheses ID
53167
Studienkennzahl
UA | 066 | 833 | |