velikost textu

Dynamics of carbon and phosphorus flows in arbuscular mycorrhizal symbiosis

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Dynamics of carbon and phosphorus flows in arbuscular mycorrhizal symbiosis
Název v češtině:
Dynamika toků uhlíku a fosforu v arbuskulární mykorrhizní symbióze
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Tereza Konvalinková
Školitel:
Mgr. Jan Jansa, Ph.D.
Oponenti:
RNDr. Milan Baláž, Ph.D.
RNDr. Zuzana Kolaříková, Ph.D.
Id práce:
129226
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra experimentální biologie rostlin (31-130)
Program studia:
Anatomie a fyziologie rostlin (P1524)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
20. 9. 2017
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Informace o neveřejnosti:
Příloha práce byla vyloučena ze zveřejnění.
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
arbuskulární mykorrhiza, náklady a přínosy, uhlík, hnojení fosforem, dostupnost světla, sdílené mykorrhizní sítě, značení stabilními izotopy
Klíčová slova v angličtině:
arbuscular mycorrhiza, costs and benefits, carbon, phosphorus fertilization, light availability, common mycorrhizal networks, stable isotope labelling
Abstrakt:
Dynamika toků uhlíku a fosforu v arbuskulární mykorrhizní symbióze Mgr. Tereza Konvalinková (disertační práce) Abstrakt Arbuskulárně mykorrhizní (AM) houby jsou značně rozšíření a vysoce specializovaní kořenoví symbionti, již získávají veškerý svůj uhlík (C) z hostitelských rostlin, jimž na oplátku poskytují minerální živiny (zejména fosfor, P). Tato práce je zaměřena na rozsah a flexibilitu toků C a P v arbuskulární mykorrhize vzhledem k podmínkám prostředí, zvláště dostupnosti světla a P. Práce dále diskutuje náznaky, že symbiotické toky jsou aktivně regulovány oběma partnery. Poznatky jsou prezentovány ve formě souboru vědeckých prací (dva původní články, jeden souborný článek a jedna knižní kapitola). Jak přínosy mykorrhizy pro tolici (Medicago truncatula), tak její kolonizace AM houbou (R. irregularis) klesala ve skleníkovém pokuse podél gradientu klesající intenzity světla. Kupodivu, morfologická přizpůsobení tolice k dlouhodobému nedostatku světla byly dále posíleny mykorrhizou, pravděpodobně kvůli požadavkům AM houby na C a díky lepší výživě mykorrhizních rostlin. Na druhou stranu, náhlé šestidenní zastínění vedlo k rychlému poklesu obsahu P v prýtech mykorrhizních rostlin, doprovázenému akumulací P v kořenech. To napovídá, že AM houby pokračovaly v čerpání P z půdy, ale neposkytovaly ho hostiteli, možná jako „trest“ za nízkou dodávku C. Experiment s kompetujícími rostlinami (tolicí a pórem, Allium porrum) sdílejícími mykorrhizní sítě ukázal, že mykorrhizní tok P může být rychle přesměrován z jednoho hostitele na druhého v reakci na náhlou změnu světelných podmínek. Následný průzkum odborné literatury odhalil propastný nedostatek znalostí o vlivu krátkodobých změn osvětlení (jako například deštivých dnů) na fungování mykorrhizy. Tři druhy rostlin (tolice, pór a jílek, Lolium perenne) byly inokulovány komplexním společenstvem AM hub a vystaveny dvěma úrovním P v půdě. Tok C byl značen stabilním izotopem 13C; alokace C do 16:1ω5 mastné kyseliny zastupovala tok C do AM hub. Hnojení P snížilo mykorrhizní přínosy i tok C do AM hub. Co je však důležité, snížení toku C do hub bylo nezávislé na toku C do kořenů a sestávalo jak ze sníženého množství AM hub, tak ze sníženého příjmu C na jednotku houby, což naznačuje aktivní úlohu rostliny. Vedle toho byl podíl AM hub na celkovém rozpočtu C hostitelů (cena mykorrhizy) porovnán s dříve publikovanými hodnotami; práce zdůrazňuje, že uhlíková cena mykorrhizy je nejčastěji pod 10 %, ačkoliv vyšší hodnoty jsou často (a někdy nesprávně) uváděny sekundární literaturou. Závěrem, toky P od AM hub reagují rychle na náhlé změny osvětlení, což otvírá možnost, že AM houby disponují vyjednávací silou, třebaže jsou zcela závislé na svých hostitelích. Na druhou stranu, pokles příjmu C AM hub v půdě hnojené P naznačuje, že hostitel aktivně potlačuje tok C do nepotřebného symbionta. Práce vyzdvihuje důležitost světelných podmínek pro fungování mykorrhizy a neuspokojivé znalosti o skutečné uhlíkové ceně arbuskulární mykorrhizy.
Abstract v angličtině:
Dynamics of carbon and phosphorus flows in arbuscular mycorrhizal symbiosis Mgr. Tereza Konvalinková (doctoral thesis) Abstract Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are widespread and highly specialized root symbionts, which gain all of their carbon (C) from the hosts, supplying plants with mineral nutrients (particularly with phosphorus, P) in return. This thesis focuses on the size and flexibility of C and P flows in arbuscular mycorrhiza in relation to environmental conditions, in particular to light and P availability. The indications that the symbiotic flows are regulated actively by both partners are discussed. The main findings are presented as a compilation of separate scientific works (two research articles, one review and one book section). A glasshouse experiment has shown that both mycorrhizal benefits and mycorrhizal colonization of medic (Medicago truncatula) by an AMF species (R. irregularis) decline along the gradient of decreasing light intensity. Interestingly, morphological adaptation of medic to the long-term light deprivation was boosted by mycorrhiza, probably because of C demand of AMF and due to the improved nutrition of the mycorrhizal plants. On the other hand, sudden 6-day shading caused rapid decline of shoot P content of mycorrhizal plants, accompanied with the accumulation of P in the roots. This suggests that the AMF continued to take up P from the soil but did not supply it to the host, possibly “punishing” low C supply from host. An experiment with competing plants (medic and/or leek, Allium porrum) sharing common mycorrhizal networks showed that mycorrhizal P flows can be quickly redirected from one host to another in reaction to suddenly changed light conditions. Subsequent literature survey revealed striking knowledge-gap of the impact of short-term light-changes (like rainy days) on the mycorrhizal functioning. Three plant species (medic, leek and ryegrass, Lolium perenne), inoculated with a complex AMF community, were subjected to two soil P levels. C flows were traced by 13C stable isotope labelling; C allocation to the 16:1ω5 fatty acid served as a proxy of C flow to AMF. Mycorrhizal benefits were lowered by P-fertilization and the C flow to AMF was reduced as well. Importantly, the reduction was independent on the C flow to roots and consist in the reduced amount of the AMF and the reduced C income per unit of AMF as well, suggesting the active role of plant. In addition, fraction of host C budget consumed by AMF (mycorrhizal C cost) was compared to previously published values; it highlights that the C cost of AMF usually fell below 10 %, although higher values are frequently (and sometimes incorrectly) referred in secondary literature. In conclusion, P flows from AMF flexibly react to sudden light changes which opens the way for AMF to hold a bargain power despite being completely dependent on their host. On the other hand, the decrease of C income of AMF in P-fertilized soil suggests the active suppression of C flow to useless symbionts by the plant host. The thesis highlights the importance of light conditions for mycorrhizal functioning and the unsatisfactory knowledge about the actual C costs of arbuscular mycorrhiza.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Tereza Konvalinková 1.4 MB
Stáhnout Příloha k práci Mgr. Tereza Konvalinková 47.92 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Tereza Konvalinková 268 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Tereza Konvalinková 262 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Tereza Konvalinková 1.17 MB
Stáhnout Posudek vedoucího Mgr. Jan Jansa, Ph.D. 3.32 MB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Milan Baláž, Ph.D. 205 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Zuzana Kolaříková, Ph.D. 227 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 1.25 MB