AMF genotype and host identity determine AMF inoculant performance.

چکیده اصلی

The use of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) as biofertilizers is limited by variable outcomes. Although differential outcomes among AMF and hosts are well documented, the relative importance of fungal identity, host identity, and soil nutrient availability in determining symbiotic outcomes remains unclear, particularly in soils containing resident AMF communities. We crossed five AMF isolates spanning a gradient of phylogenetic relatedness and ecological strategies with four host plant species under two soil nutrient levels in a greenhouse experiment. We quantified inoculant establishment and target gene abundance using isolate-specific digital droplet PCR assays and measured host responses as mycorrhizal responses for root biomass, shoot biomass, and shoot phosphorus content. Differential effects occurred in both directions: AMF isolates differed in their performance among hosts, and hosts differed in their responses to AMF isolates, including conspecific Rhizophagus isolates. AMF isolate identity was the strongest predictor of inoculant establishment and target abundance in roots and soil, whereas host identity explained much of the variation in plant responses. Rhizophagus irregularis isolates consistently established more successfully than other taxa and reached target gene root abundance several orders of magnitude greater than Acaulospora and Gigaspora. Plants inoculated with Gigaspora experienced the most positive growth response overall. Our results show that the ability of AMF inoculants to establish and proliferate within resident communities is largely independent of their capacity to benefit host plants. Thus, evaluating biofertilizer candidates solely on measures of host or fungal performance is insufficient; effective AMF inoculants must be assessed for both competitive establishment and mutualistic function across diverse host and soil communities.

ترجمه فارسی چکیده

استفاده از قارچ‌های میکورریزی آربوسکولار (AMF) به عنوان کودهای بیولوژیک محدودیت‌هایی دارد. اگرچه تفاوت‌های نتایج بین AMF و میزبان‌ها مستند شده است، اما اهمیت نسبی هویت قارچ، هویت میزبان و در دسترس بودن مواد مغذی خاک در تعیین نتایج همزیستی همچنان نامشخص است، به ویژه در خاک‌هایی که جوامع AMF بومی دارند. ما در یک آزمایش گلخانه‌ای، پنج ایزولات AMF را با طیفی از مراتب تبار و استراتژی‌های اکولوژیک با چهار گونه گیاهی میزبان در دو سطح مواد مغذی خاک ترکیب کردیم. ما تثبیت کود و فراوانی ژن هدف را با استفاده از تست‌های دیجیتال پلک‌دریل (ddPCR) اختصاصی ایزولات اندازه‌گیری کردیم و پاسخ میزبان را به عنوان پاسخ میکورریزی برای زیست‌توده ریشه، زیست‌توده شاخه و محتوای فسفر شاخه سنجیدیم. اثرات متفاوت در هر دو جهت رخ داد: ایزولات‌های AMF در عملکرد خود بین میزبان‌ها متفاوت بودند و میزبان‌ها در پاسخ‌های خود به ایزولات‌های AMF متفاوت بودند، از جمله ایزولات‌های هم‌گونه Rhizophagus. هویت ایزولات AMF قوی‌ترین پیش‌بینی‌کننده تثبیت کود و فراوانی هدف در ریشه و خاک بود، در حالی که هویت میزبان بخش زیادی از تغییرات در پاسخ‌های گیاهی را توضیح داد. ایزولات‌های Rhizophagus irregularis به طور مداوم با موفقیت بیشتری نسبت به سایر taxa تثبیت شدند و به فراوانی ژن هدف ریشه چندین مرتبه بزرگ‌تر از Acaulospora و Gigaspora رسیدند. گیاهان آلوده شده با Gigaspora تجربه‌ی بیشترین پاسخ رشدی مثبت را داشتند. نتایج ما نشان می‌دهد که توانایی کودهای AMF برای تثبیت و تکثیر در جوامع بومی، به طور کلی مستقل از ظرفیت آن‌ها برای سودمند بودن گیاهان میزبان است. بنابراین، ارزیابی کاندیداهای کودهای بیولوژیک صرفاً بر معیارهای عملکرد میزبان یا قارچ کافی نیست؛ کودهای AMF مؤثر باید برای هر دو تثبیت رقابتی و عملکرد متقابل در جوامع متنوع میزبان و خاک ارزیابی شوند.

متن کامل اصلی