Functioning of arbuscular mycorrhiza in relation to fungal community composition and environmental conditions

Abstract

Arbuskulárně mykorhizní (AM) symbióza, velmi rozšířený vztah mezi rostlinami a houbami, je založena na vzájemném výměnném obchodu. Tento křehký vztah funguje na široké škále od mutualismu po parazitismus v závislosti na konkrétních podmínkách. Disertační práce si klade za cíl propojit fungování AM symbiózy se složením společenstev AM hub v kořenech rostlin a s podmínkami prostředí. Práce je rozdělena na metodickou a faktickou část a je složena ze tří publikací a jednoho manuskriptu. Všechny čtyři experimenty byly založeny ve skleníkových podmínkách s vybranou hostitelskou rostlinou (Medicago sp.). Hostitelské rostliny byly inokulována jediným druhem AM houby v článcích I a II, a syntetickým společenstvem složeným z pěti druhů AM hub ve článcích III a IV. Druh hostitelské rostliny, množství fosforu v substrátu a typ substrátu hrály důležitou roli pro dosažení mutualistické symbiózy v článku I. Výsledky z článku II ukázaly, že mitochondriální a jaderné qPCR markery mohou být použity alternativně pro kvantifikaci konkrétních druhů AM hub, avšak vnitrokořenová biomasa AM hub lépe souvisela s počtem kopií jaderné DNA než mitochondriální DNA. Fungování AM symbiózy bylo výrazně modulováno dostupností fosforu, zastíněním a nedostatkem vody, nicméně tyto rozdílné abiotické podmínky měly jen velmi omezený...

Arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis, a widespread plant-fungal relationship, is based on reciprocal resource exchange. The functioning of this fragile relationship balances on the scale from mutualism to parasitism, depending on the specific context. The thesis aims to interlink the functioning of AM symbiosis both with the composition of AM fungal communities and with different abiotic conditions. The thesis is divided into a methodological and a factual part and consists of three publications and one manuscript. All experiments were conducted in greenhouse conditions with medic (Medicago sp.) as host plant. Host plants were inoculated with single AM fungal species in Paper I and II, and with a synthetic AM fungal community of five species in Paper III and IV. The host plant identity, the amount of phosphorus (P) in substrate and the type of substrate played an important role for the achievement of mutualistic AM symbiosis, as demonstrated in Paper I. Paper II showed that mitochondrial and nuclear qPCR markers can be used alternatively for the quantification of particular AM fungal species. However, intraradical fungal biomass was better related to copy numbers of nuclear DNA than of mitochondrial DNA. The functioning of AM symbiosis was modulated by the availability of P, light and water,...