همزیستی قارچ‌های میکوریز آربوسکولار برخی گندمیان وحشی استان گلستان و شناسایی ریخت‌شناختی گونه‌های چیره این قارچ‌ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ولی‌عصر (عج) رفسنجان، رفسنجان، ایران

چکیده

سابقه و هدف: گیاهان وحشی تیره گندمیان (Poaceae)، بخشی درخور نگرش از مراتع استان گلستان را پوشش می‌دهند. قارچ‌های میکوریز آربوسکولار یکی از ارزنده‌ترین ریزجانداران خاکزی سودمند هستند که می ­توانند با ریشه بیشتر گیاهان آوندی همزیستی همیاری داشته ‌باشند. این گروه قارچی با بهسازی جذب آب و عناصر مغذی (به‌ویژه فسفر) و افزایش تاوستگی گیاه میزبان در برابر بسیاری از تنش‌های زیستی (مانند بیمارگرها) و غیرزیستی (شوری، خشکی، آلودگی فلزهای سنگین و کمبود و بیشبود عناصر غذایی)، اثرات زیست‌پیرامونی و اقتصادی فراوانی دارند. این پژوهش برای تعیین شمار هاگ­ ها، درصد تَروینِش (کلونیزاسیون) میکوریزی و شناسایی گونه‌های میکوریز آربوسکولار چیره در ریشه گندمیان وحشی برخی مراتع استان گلستان انجام شد.
مواد و روش‌ها: برای این کار، نمونه‌برداری از ژرفای پنج تا 30 سانتی‌متری بخش ریشه­سپهر گونه‌های گیاهی چچم (Lolium perenne)، جوموشی (Hordeum glaucum)، یولاف وحشی (Avena fatua)، پنجه مرغی (Cynodon dactylon)، چمن یک‌ساله (Poa annua)، خونی‌واش یا بذرک (Phalaris minor) و علف پشمکی (Bromus tomentellus) واقع در نوار شمالی (فروردین‌ماه 1401) و جنوبی (تیرماه 1401) استان گلستان صورت گرفت؛ سپس، رنگ‌آمیزی ریشه‌ها با بهره­ گیری از محلول لاکتوگلیسرول بلو انجام و به دنبال آن، درصد تَروینِش میکوریزی 20 قطعه ریشه، اندازه‌گیری شد. جداسازی هاگ­ های قارچ­ های میکوریز آربوسکولار با روش‌های سری الک خیس و سانتریفیوژ در محلول شکر و شمارش هاگ ­ها در سه گرم خاک با سه تکرار انجام شد. سرانجام، شناسایی هاگ چیره هر گونه گیاهی بر پایه ویژگی‌های ریخت‌شناختی مانند شکل، رنگ، اندازه، ساختار دیواره هاگ، ریسه پیوند و غیره و بر پایه کلیدهای شناسایی و تارنماهای ویزورد (معتبر) انجام گردید.
نتایج و بحث: بررسی‌های میکروسکوپی نشان داد همه نمونه‌های بررسی‌شده ریشه دارای پیوند همزیستی با قارچ‌های میکوریز آربوسکولار بودند. درصد تَروینِش میکوریزی میان گونه‌های گیاهی گوناگون، متغیر بوده (از 17 تا 95 درصد) و بیشترین و کمترین آن به ترتیب در گیاهان یولاف وحشی (30/95 درصد) و چمن یک‌ساله (25/17 درصد) مشاهده شدند. همچنین، میانگین شمار هاگ ­ها در سه گرم خاک ریشه­ سپهر گیاهان خونی‌واش، یولاف وحشی، جوموشی (آق‌آباد)، جوموشی (چپرقویمه)، پنجه‌مرغی، علف پشمکی، چچم و چمن یک‌ساله به ترتیب 67/206، 33/374، 278، 256، 344، 67/242، 33/46 و 66/324 برآورد گردید و یولاف وحشی و چچم به ترتیب بیشترین و کمترین شمار هاگ­ ها را داشتند. واکاوی آماری داده‌ها نشان داد که در بیشتر گیاهان، مگر چمن یک‌ساله، همبستگی مثبتی میان شمار هاگ­ ها و درصد تَروینِش میکوریزی بود. پس از بررسی‌ ویژگی‌های ریخت‌شناختی، Funneliformis mosseae گونه چیره مرغ، یولاف وحشی و جوموشی (چپرقویمه) و F. Geosporus، Septoglomus constrictum، Claroideoglomus etunicatum، C. lamellosum و Scutellospora calospora به ترتیب گونه چیره گیاهان جوموشی (آق‌آباد)، خونی‌واش، علف پشمکی، چمن یک‌ساله و چچم شناسایی شدند. یادآوری می­ شود که همه گونه‌های میکوریز آربوسکولار شناسایی‌شده پیش ‌از این از کشت­ ها و مناطق گوناگون ایران گزارش شده‌اند.
نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نمایانگر همزیستی کُنش‌مند و گوناگون قارچ‌های میکوریز آربوسکولار با گندمیان وحشی در مراتع استان گلستان بود. تغییرپذیری در الگوهای همزیستی میان مناطق گوناگون بیانگر کاروَری مؤثر عوامل بوم‌شناختی و خاک‌شناختی در پیدایش این جوامع قارچی می‌باشد. با نگرش به ارزش قارچ‌های میکوریز آربوسکولار، شناسایی جدایه­ های بومی سرده‌ها و گونه‌های گوناگون این گروه قارچی، گام نخست در انبوه­ سازی و کاربرد این قارچ­ ها در برنامه­ های احیای مناطق گوناگون به‌ویژه مراتع مناطق خشک و نیمه‌خشک است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Symbiosis of Arbuscular Mycorrhizal Fungi in Some Wild Poaceous Species in Golestan Province and the Morphological Identification of the Dominant Fungal Species

نویسندگان [English]

  • Marzieh Yazdanpanah 1
  • Seyed Esmaeil Razavi 1
  • Ebrahim Sedaghati 2
1 Department of Plant Protection, College of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
2 Department of Plant Protection, College of Agriculture, Vali-e-Asr University of Rafsanjan, Rafsanjan, Iran
چکیده [English]

Introduction: Wild species of the Poaceae family cover a significant portion of the rangelands in Golestan Province, Iran. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are one of the most beneficial soil microorganisms that form a mutualistic symbiotic relationship with the roots of most vascular plants. These fungi enhance water and nutrient uptake (particularly phosphorus) and increase host plant tolerance to various biotic (e.g., pathogens) and abiotic stresses (salinity, drought, heavy metal contamination and nutrient deficiencies), thereby providing considerable ecological and economic benefits. This study aimed to determine the spore population, mycorrhizal colonization percentage and identity of the dominant arbuscular mycorrhizal species associated with wild Poaceae in selected rangelands of Golestan Province.
Material and methods: The sampling was conducted at a depth of 5 to 30 cm from the rhizosphere of perennial rye-grass (Lolium perenne L.), blue barley (Hordeum glaucum S.), common wild oats (Avena fatua L.), Bermuda grass (Cynodon dactylon P.), poa or winter grass (Poa annua L.), lesser canary grass (Phalaris minor R.) and woolly brome (Bromus tomentellus B.) in the northern (April 2022) and southern (July 2022) rangelands of Golestan Province. Roots were stained using lactoglycerol blue solution and the mycorrhizal colonization percentage was assessed using 20 root segments per sample. Spores of arbuscular mycorrhizal fungi were extracted by wet sieving and sucrose centrifugation methods, and spores were counted per three grams of soil with three replicates. Dominant spore identification for each plant species was done based on morphological characteristics (shape, color, size, spore wall structure, hyphal attachment, etc.) using identification keys and reliable websites.
Results and discussion: The microscopic observations confirmed mycorrhizal symbiosis in all root samples. The percentage of mycorrhizal colonization varied between different plant species (17% to 95%) and the highest and lowest colonization percentages were observed in A. fatua (95.30%) and P. annua (17.25%), respectively. The average spore population (per three grams) of Ph. minor, A. fatua, H. glaucum (Agh Abad), H. glaucum (Chapar Quymeh), C. dactylon, B. tomentellus, L. perenne and P. annua were respectively estimated at 206.67, 374.33, 278, 256, 344, 242.67, 46.33, and 324.66. A. fatua and L. perenne exhibited the highest and lowest spore population, respectively. Statistical analysis revealed a positive correlation between the number of spores and the percentage of mycorrhizal colonization in all plants, except P. annua. Based on morphological criteria, Funneliformis mosseae was the dominant species of C. dactylon, A. fatua and H. glaucum (Chapar Quymeh), and F. geosporus, Septoglomus constrictum, Claroideoglomus etunicatum, C. lamellosum and Scutellospora calospora were identified as the dominant species in H. glaucum (Agh Abad), Ph. minor, B. tomentellus, P. annua and L. perenne, respectively. These identified arbuscular mycorrhizal fungi have been previously reported in various crops and regions across Iran.
Conclusion: These findings highlight the widespread and diverse symbiotic associations between arbuscular mycorrhizal fungi and wild Poaceae species in Golestan rangelands. Variation in colonization and spore population reflects the significant influence of ecological and edaphic factors on arbuscular mycorrhizal fungi community structure. The identification of native isolates of arbuscular mycorrhizal fungi provides a critical first step towards mass production and their future utilization in restoration programs, particularly in arid and semi-arid rangeland ecosystems.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ecosystem
  • Hordeum glaucum
  • Mutualism
  • Rangeland
  • Rhizosphere