kieming en hyphale groei
kieming van sporen kan op drie manieren plaatsvinden; via kiemschilden, zoals bij Acaulospora en Scutellospora, direct door de sporenwand in Gigaspora en sommige Glomus-soorten, of via nagroei door de hyphale gehechtheid die gebruikelijk is bij veel andere Glomus-soorten (Siqueira et al., 1985). Het proces vereist geen plantenwortels, hoewel procent ontkieming soms wordt verhoogd in hun aanwezigheid., Kieming in de bodem of op agar media produceert kleine hoeveelheden presymbiotisch mycelium, van de Orde van 20-30 mm per spore. Er zijn aanwijzingen dat dit mycelium lichte capaciteiten kan hebben om exogene suiker en acetaat te gebruiken (Bago et al., 1999a) en mogelijk voor saprotrofe groei in de bodem (Hepper en Warner, 1983) maar, bij afwezigheid van wortels of worteluitscheiding, hebben de Hyphen zeer langzame metabole tarieven en alle pogingen tot een lange termijn cultuur zijn mislukt (Azcón-Aguilar et al., 1999; Giovannetti, 2000; Bécard et al., 2004)., Aanwezigheid van een wortel of wortel exsudaten stimuleert de groei en vertakking van het mycelium en zet het blijkbaar om in een ‘infectie ready’ toestand (zie hoofdstuk 3), maar aanhoudende groei vindt niet plaats en er worden geen nieuwe sporen geproduceerd tenzij een succesvolle kolonisatie van een wortelstelsel plaatsvindt; als de spore loskomt, stopt de groei van de Hyphen.
in de meeste studies naar kieming is gebruik gemaakt van water of nutriëntenagar, verschillend gemodificeerd, maar een alternatieve en ecologisch relevantere aanpak bestaat erin sporen te begraven in de bodem die zodanig is verpakt dat ze kunnen worden teruggewonnen., Grillige kieming kan gerelateerd zijn aan de rustperiode want, zoals Tommerup (1983) liet zien, zijn sporen van ‘Gigaspora’ (Scutellospora) calospora, Acaulospora laevis en twee Glomus-soorten slapend bij de eerste vorming, maar na perioden van opslag is de rustperiode overwonnen. De sporen worden dan rustig en kunnen snel en vrij synchroon ontkiemen onder geschikte omstandigheden van vocht en temperatuur., Dit stemt overeen met andere onderzoeken waaruit blijkt dat perioden van opslag in droge grond of bij lage temperatuur het kiempercentage verhogen, afhankelijk van de soort (Sylvia en Schenck, 1983; Tommerup, 1984a; Gemma en Koske, 1988; Louis en Lim, 1988; Safir et al., 1990).Hepper en Mosse (1975) en vervolgens Hepper en medewerkers (Hepper en Smith, 1976; Hepper, 1979, 1983a, 1983b, 1984a; Hepper en Jakobsen, 1983) voerden een uitgebreid en systematisch onderzoek uit naar de kieming van één enkele soort, Glomus caledonium. Deze en andere onderzoeken (Schenck et al.,, 1975; Green et al., 1976; Daniels en Duff, 1978; Daniels en Trappe, 1980) maken enkele zeer brede generalisaties mogelijk (besproken door Azcón-Aguilar et al., 1999; Giovannetti, 2000). Schimmelsoorten variëren in de optimale pH, bodemmatriciteit en temperatuur voor maximale kieming en, hoewel de effecten van hoge concentraties P en andere minerale voedingsstoffen variabel zijn, kunnen zware metalen (Zn, Mn en Cd), organische zuren en een reeks suikers remmend werken. Een hoog zoutgehalte vermindert de ontkieming, waarschijnlijk door zijn effect op het waterpotentieel (Juniper and Abbott, 1993, 2004)., Een paar onderzoeken suggereren dat glucose, wortel exsudaten of extracten van gastheersoorten de kieming stimuleren (Graham, 1982; Gianinazzi-Pearson et al., 1989; Vilarino and Sainz, 1997; Bécard et al.( Schreiner en Koide, 1993a, 1993b, 1993c; Vierheilig en Ocampo, 1990a, 1990b).
kiemkracht wordt soms, maar niet altijd, verhoogd in aanwezigheid van micro-organismen of verminderd in steriele grond (Azcón-Aguilar et al., 1986a, 1986b; Mayo et al., 1986; Azcón, 1987; Wilson et al.,, 1988; Daniels Hetrick and Wilson, 1989; Xavier and Germida, 2003). Complexe interacties tussen microbiële activiteit en sporenkieming en myceliale groei zijn te verwachten en mogelijke mechanismen omvatten verwijdering van toxines of kiemremmers, productie van specifieke stimulatorische verbindingen en het behoud van verhoogde CO2-concentraties, hoewel de effecten op de kiemkracht zelf gering kunnen zijn (Le Tacon et al., 1983).,
kieming en hyphalegroei uit sporen is intensief bestudeerd met als doel vast te stellen waarom het zo beperkt is in de afwezigheid van wortelkolonisatie en in de hoop axenisch mycelium te produceren voor gebruik als entmateriaal. Het vroege werk concentreerde zich op het identificeren van een essentiële metabolite die zou kunnen ontbreken., Er werd weinig inzicht verkregen, hoewel steeds werd vastgesteld dat een verhoogde p-concentratie in het medium de groei van het Hyphen verminderde, dat de stimulerende effecten van pepton konden worden getraceerd tot de lysine -, cysteïne-en glycinebestanddelen en dat K – (in plaats van Na -) zouten van sulfiet en metabisulfaat meer stimulerend waren dan sulfaat of thiosulfaat., Verschillende metabole inhibitors zoals actinomycine, cycloheximide, ethidiumbromide en ga zo maar door, hebben er ook niet in geslaagd om veel licht te werpen, behalve om aan te geven dat er geen ernstige grenzen zijn aan DNA of eiwitsynthese tijdens het kiemen van sporen (Hepper, 1979, 1983a, 1983b, 1984a; Siqueira et al., 1982, 1985; Hepper and Jakobsen, 1983; Pons and Gianinazzi-Pearson, 1984). Niettemin blijkt de stofwisseling van sporen en kiembuizen laag te zijn (Tamasloukht et al., 2003; Bécard et al., 2004)., Opgeslagen lipide wordt omgezet in koolhydraten en kleine hoeveelheden glucose en acetaat kunnen worden geabsorbeerd, maar lipidensynthese vindt niet plaats tijdens de ontkieming (Bago et al., 1999a).het werk over de effecten van plantenexsudaten en vluchtige stoffen is veel verhelderend geweest (Koske en Gemma, 1992). Al in 1976 merkte Powell (1976) een verhoogde vertakking van de Hyphen op in de grond, omdat deze dicht bij de wortels groeiden., In axenische tests stimuleerden oplosbare exsudaten of extracten uit de wortels van gastheersoorten, evenals uit celculturen, de groei en vertakking van mycelium dat uit sporen groeit (Graham, 1982; Carr et al., 1985; Elias and Safir, 1987; Vierheilig et al., 1998a; Buee et al., 2000), terwijl exsudaten van niet-gastheren geen effect hadden (Gianinazzi-Pearson et al., 1989; Schreiner and Koide, 1993b; Buee et al., 2000). Hoge P-toevoer naar de wortels waaruit exsudaten werden verzameld had negatieve effecten op hyphaleresponsen (Tawaraya et al.,, 1996), mogelijk gerelateerd aan een verminderde accumulatie van stimulerende stoffen (Akiyama et al., 2002, 2005). Opnieuw in de bodem, Giovannetti et al. (1993b) vertoonde complexe hyphal vertakkingspatronen geassocieerd met myceliale groei van sporen op wortels van een aantal waardplanten (Fragaria, Helianthus, Oncimum, Lycopersicon en Triticum), maar niet op de niet-waardplanten Brassica, Dianthus, Eruca of Lupinus., Tegelijkertijd werd een aantal studies gestart naar de effecten van verschillende fenolverbindingen die door wortels of zaden worden geproduceerd en waarvan bekend is dat ze de symbiotische ontwikkeling tussen Rhizobium en Agrobacterium en hun gastheren beïnvloeden. Samengevat, flavonoïden hebben consistente stimulerende effecten op de groei en vertakking van kiembuizen van Gi. margarita en enkele Glomus soorten (Gianinazzi-Pearson et al., 1989; Tsai and Phillips, 1991; Bécard et al., 1992; Buee et al., 2000) en kan ook leiden tot verhoogde kolonisatie van wortels door de schimmels (Nair et al., 1991; Siqueira et al., 1991; Akiyama et al., 2002)., Er waren enkele inconsistenties in de resultaten van verschillende groepen die verwante verbindingen gebruiken, maar in het algemeen suggereerden ze dat flavonoïden (soms samen met verhoogde CO2) belangrijke signaalmoleculen kunnen zijn die betrokken zijn bij de stimulatie van presymbiotische mycelium-en mycorrhiza-vorming en mogelijk van gerichte groei naar wortels (Vierheilig et al., 1998a). Deze opvatting lijkt nu onjuist omdat flavonoïden weliswaar stimulerend werken, maar niet essentieel zijn voor de vorming van mycorrhiza., Bécard et al (1995) toonden duidelijk aan dat kolonisatie plaatsvond in wortels van soorten die geen flavonoïden produceerden en dat mutanten van maïs, deficiënt in chalconesynthase en dus niet in staat om flavonoïden te produceren, normaal gekoloniseerd worden. Het lijkt zeer waarschijnlijk dat een andere lipofiele component van wortel exsudaten, genaamd branching factor (BF) en onlangs geïdentificeerd als een sesquiterpeen, is betrokken bij verbeterde myceliale groei, veranderingen in morfogenese en de processen die tot hen leiden (Buee et al., 2000; Tamasloukht et al., 2003; Akiyama et al., 2005; Besserer et al., 2006)., De verbinding is actief bij zeer lage concentraties en zal waarschijnlijk eerder een signaalmolecuul dan een voedingsstof zijn. In ieder geval leidt de verhoogde vertakking en anastomose tot de vorming van een vergroot en onderling verbonden presymbiotisch hyphalenetwerk met een verhoogde kans op contact met een plantwortel om kolonisatie te initiëren, evenals van behoud van integriteit en transportcapaciteit indien beschadigd.
sporen van sommige soorten lijken aangepast te zijn om situaties te overleven waarin kieming niet onmiddellijk gevolgd wordt door kolonisatie van wortels en het vestigen van een symbiotische relatie., Infectiviteit van sporen van Acaulospora laevis en Glomus caledonium werd in afwezigheid van geschikte planten gedurende ten minste 4 weken in vochtige grond gehouden, maar daalde tussen 4 en 10 weken (Tommerup, 1984b). Op dezelfde manier behield het op sporen gebaseerde entmateriaal van G. intraradices infectiviteit tot 3 weken in vochtige grond bij temperaturen tot 38°C (Haugen and Smith, 1992). De basis voor deze soorten is onbekend, maar in G. caledonium treedt een geprogrammeerde groeistilstand van de kiembuizen op als er geen plantensoorten beschikbaar komen voor kolonisatie (Logi et al., 1998). Verder sporen van Gi., gigantea zijn in staat om een aantal kiembuizen achtereenvolgens te produceren als de eerdere worden afgesneden (Koske, 1981) en het is waarschijnlijk dat er een kernsplitsing optreedt, ter vervanging van de kernen die tijdens de eerste groeistadia naar het mycelium migreerden (Bécard en Pfeffer, 1993). Glomus epigaeus produceert secundaire sporocarpen in langdurige opslag zonder enige tussenliggende kolonisatie van wortels (Daniels en Menge, 1980).
over het algemeen lijken sporen goed aangepast te zijn aan hun rol als eenheden die kolonisatie in wortels kunnen initiëren., Ze kunnen op lange termijn overleven in de bodem, maar kunnen herhaaldelijk ontkiemen bij afwezigheid van wortels en een lage metabolische activiteit handhaven. In aanwezigheid van wortels en gestimuleerd door wortelafscheiding, treden metabole veranderingen op die resulteren in verhoogde vertakking, hyphal extensie en wortelcontact. Hyphal anastomosis tussen nauw verwante presymbiotische mycelia zal Grotere mycelia produceren, opnieuw leidend tot verhoogde kansen van de schimmeleenheid die een geschikte wortel onderscheppen, kolonisatie initiëren en vandaar toegang krijgen tot een voortdurende toevoer van suikers.