kiełkowanie i wzrost hyphal
kiełkowanie zarodników może odbywać się na trzy sposoby; poprzez osłony kiełkowania, jak w Acaulospora i Scutellospora, bezpośrednio przez ścianę zarodników w Gigasporze i niektórych gatunkach Glomus, lub poprzez odrastanie przez przyłączenie hyphal, które jest powszechne u wielu innych gatunków Glomus (Siqueira et al., 1985). Proces ten nie wymaga korzeni roślin, choć w ich obecności czasami zwiększa się kiełkowanie., Kiełkowanie w glebie lub na podłożu agarowym wytwarza niewielkie ilości grzybni presymbiotycznej, rzędu 20-30 mm na zarodnik. Istnieją wskazania, że grzybnia ta może mieć niewielkie zdolności do wykorzystania egzogennego cukru i octanu (Bago et al., 1999a) i prawdopodobnie w przypadku wzrostu saprotroficznego w glebie (Hepper i Warner, 1983), ale przy braku korzeni lub wysięków korzeniowych, strzępki mają bardzo powolne tempo metabolizmu i wszystkie próby długotrwałej kultury nie powiodły się (Azcón-Aguilar et al., 1999; Giovannetti, 2000; Bécard et al., 2004)., Obecność korzenia lub wysięku korzeniowego stymuluje wzrost i rozgałęzianie grzybni i najwyraźniej przekształca ją w stan „gotowy do infekcji” (patrz rozdział 3), ale ciągły wzrost nie występuje i nie powstają nowe zarodniki, chyba że dojdzie do pomyślnej kolonizacji systemu korzeniowego; jeśli zarodnik zostanie odłączony, wzrost strzępek ustaje.
większość badań kiełkowania wykorzystywała agar wodny lub odżywczy, różnie modyfikowany, ale alternatywne i bardziej ekologiczne podejście polega na zakopywaniu zarodników w glebie w taki sposób, aby mogły być odzyskane., Nieregularne kiełkowanie może być związane z uśpieniem, ponieważ, jak wykazał Tommerup (1983), zarodniki „Gigaspora” (Scutellospora) calospora, Acaulospora laevis i dwa gatunki Glomus są uśpione po pierwszym uformowaniu, ale po okresach przechowywania uśpienie zostaje przezwyciężone. Zarodniki następnie stają się spokojne i zdolne do szybkiego i dość synchronicznie kiełkowania w odpowiednich warunkach wilgotności i temperatury., Zgadza się to z innymi badaniami wykazującymi, że okresy przechowywania w suchej glebie lub w niskiej temperaturze zwiększają procent kiełkowania, w zależności od gatunku (Sylvia and Schenck, 1983; Tommerup, 1984a; Gemma and Koske, 1988; Louis and Lim, 1988; Safir et al., 1990).
Hepper i Mosse (1975), a następnie Hepper i współpracownicy (Hepper i Smith, 1976; Hepper, 1979, 1983a, 1983b, 1984a; Hepper i Jakobsen, 1983) przeprowadzili rozległe i systematyczne badania kiełkowania pojedynczego gatunku Glomus caledonium. Te i inne badania (Schenck et al.,, 1975; Green et al., 1976; Daniels and Duff, 1978; Daniels and Trappe, 1980) pozwalają na pewne bardzo szerokie uogólnienia (recenzja Azcón-Aguilar et al., 1999; Giovannetti, 2000). Gatunki grzybów różnią się optymalnym pH, potencjałem maty glebowej i temperaturą dla maksymalnego kiełkowania i chociaż wpływ wysokich stężeń P i innych składników mineralnych jest zmienny, metale ciężkie (Zn, Mn i Cd), kwasy organiczne i szereg cukrów mogą być hamujące. Wysokie zasolenie zmniejsza kiełkowanie, prawdopodobnie poprzez jego wpływ na potencjał wody (Juniper and Abbott, 1993, 2004)., Kilka badań sugeruje, że glukoza, wysięki korzeni lub ekstrakty z gatunków żywicieli stymulują kiełkowanie (Graham, 1982; Gianinazzi-Pearson et al., 1989; Vilarino and Sainz, 1997; Bécard et al., 2004), podczas gdy inne zgłaszają negatywne skutki lub wcale (Schreiner and Koide, 1993a, 1993b, 1993c; Vierheilig and Ocampo, 1990a, 1990b).
kiełkowanie jest czasami, ale nie zawsze, zwiększone w obecności mikroorganizmów lub zmniejszone w jałowej glebie (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). Należy się spodziewać złożonych interakcji między aktywnością mikrobiologiczną a kiełkowaniem zarodników i wzrostem grzybni, a możliwe mechanizmy obejmują usuwanie toksyn lub inhibitorów kiełkowania, produkcję specyficznych związków stymulujących i utrzymanie podwyższonego stężenia CO2, chociaż wpływ na samo kiełkowanie może być niewielki (Le Tacon et al., 1983).,
kiełkowanie i wzrost strzępkowy zarodników były intensywnie badane w celu ustalenia, dlaczego jest tak ograniczony w przypadku braku kolonizacji korzeni, a także w nadziei na produkcję grzybni aksenicznej do użytku jako inokulum. Wczesne prace koncentrowały się na identyfikacji niezbędnego metabolitu, którego może brakować., Niewiele wiadomo, choć konsekwentnie stwierdzono, że zwiększone stężenie P w pożywce zmniejsza wzrost dyfuzji, że stymulujące działanie peptonu można przypisać do składników lizyny, cysteiny i glicyny oraz że k (a nie Na) sole siarczynu i metadwusiarczanu są bardziej stymulujące niż siarczan lub tiosiarczan., Różne inhibitory metaboliczne, takie jak aktynomycyna, cykloheksymid, bromek etydyny i tak dalej, również nie rzuciły wiele światła, z wyjątkiem wskazania, że nie ma poważnych ograniczeń w syntezie DNA lub białka podczas kiełkowania zarodników (Hepper, 1979, 1983a, 1983b, 1984a; Siqueira et al., 1982, 1985; Hepper i Jakobsen, 1983; Pons i Gianinazzi-Pearson, 1984). Niemniej jednak tempo metabolizmu zarodników i probówek zarodkowych wydaje się być niskie (Tamasloukht et al., 2003; Bécard et al., 2004)., Przechowywane lipidy przekształcają się w węglowodany i małe ilości glukozy i octanu mogą być wchłaniane, ale synteza lipidów nie zachodzi podczas kiełkowania (Bago et al., 1999a).
prace nad wpływem wysięków i substancji lotnych roślin były znacznie bardziej pouczające (Koske and Gemma, 1992). Już w 1976 roku Powell (1976) zauważył zwiększone rozgałęzienia strzępek w glebie, ponieważ rosły bardzo blisko korzeni., W testach aksenicznych rozpuszczalne wysięki lub ekstrakty z korzeni gatunków żywicieli, a także z kultur komórkowych, stymulowały wzrost i rozgałęzienia grzybni rosnącej z zarodników (Graham, 1982; Carr et al., 1985; Elias and Safir, 1987; Vierheilig et al., 1998a; Buee et al., 2000), podczas gdy wysięki z innych gospodarzy nie miały wpływu (Gianinazzi-Pearson et al., 1989; Schreiner and Koide, 1993b; Buee et al., 2000). Wysoka podaż P do korzeni, z których pobrano wysięki, miała negatywny wpływ na reakcje myślowe (Tawaraya et al.,, 1996), prawdopodobnie związane ze zmniejszoną akumulacją związków stymulujących (Akiyama et al., 2002, 2005). Ponownie w glebie, Giovannetti et al. (1993b) wykazywał złożone wzorce rozgałęziania grzyba związane z rozwojem grzybni na korzeniach wielu gatunków żywicieli (Fragaria, Helianthus, Oncimum, Lycopersicon i Triticum), ale nie na Brassica, Dianthus, Eruca lub Lupinus., W tym samym czasie rozpoczęto szereg badań nad wpływem różnych związków fenolowych wytwarzanych przez korzenie lub nasiona i wiadomo, że wpływają na rozwój symbiotyczny między Rhizobium i Agrobacterium i ich gospodarzami. Podsumowując, flawonoidy mają konsekwentny wpływ stymulujący na wzrost i rozgałęzianie probówek zarodkowych przewodu pokarmowego. margarita i niektóre gatunki Glomus (Gianinazzi-Pearson et al., 1989; Tsai and Phillips, 1991; Bécard et al., 1992; Buee et al., 2000) i może również prowadzić do zwiększonej kolonizacji korzeni przez grzyby (Nair et al., 1991; Siqueira et al., 1991; Akiyama et al., 2002)., Były pewne niespójności w wynikach z różnych grup przy użyciu pokrewnych związków, ale, ogólnie, zasugerowali, że flawonoidy (czasami wraz z podwyższonym CO2) mogą być kluczowymi cząsteczkami sygnałowymi zaangażowanymi w stymulację grzybni presymbiotycznej i tworzenia mikoryzy i ewentualnie kierunkowego wzrostu w kierunku korzeni (Vierheilig et al., 1998a). Pogląd ten wydaje się obecnie błędny, ponieważ chociaż flawonoidy mają działanie stymulujące, nie są one niezbędne do powstawania mikoryzy., Bécard i wsp. (1995) wykazali wyraźnie, że kolonizacja miała miejsce w korzeniach gatunków, które nie wytwarzały flawonoidów i że mutanty kukurydzy, z niedoborem syntazy chalkonowej, a tym samym niezdolne do produkcji flawonoidów, są skolonizowane normalnie. Wydaje się najbardziej prawdopodobne, że inny lipofilowy Składnik wysięków korzeniowych, określany jako czynnik rozgałęziający (BF) i niedawno zidentyfikowany jako seskwiterpenowy, jest zaangażowany w zwiększony wzrost grzybni, zmiany w morfogenezie i procesy, które do nich prowadzą (Buee et al., 2000; Tamasloukht et al., 2003; Akiyama i in., 2005; Besserer et al., 2006)., Związek jest aktywny w bardzo niskich stężeniach i prawdopodobnie jest cząsteczką sygnału, a nie składnikiem odżywczym. W każdym razie zwiększone rozgałęzianie i zespolenie prowadzi do powstania powiększonej i połączonej sieci hyphal presymbiotycznej ze zwiększonym prawdopodobieństwem kontaktu z korzeniem rośliny w celu zainicjowania kolonizacji, a także zachowania integralności i zdolności transportowej w przypadku uszkodzenia.
zarodniki niektórych gatunków wydają się przystosowane do przetrwania w sytuacjach, w których kiełkowanie nie następuje natychmiast po kolonizacji korzeni i ustanowieniu symbiotycznego związku., Zakaźność zarodników Acaulospora laevis i Glomus caledonium utrzymywała się w wilgotnej glebie polowej przez co najmniej 4 tygodnie przy braku odpowiednich roślin, ale zmniejszyła się między 4 a 10 tygodniami (Tommerup, 1984b). Podobnie, zarodnikowe inokulum G. intraradices zachowało zakaźność przez okres do 3 tygodni w wilgotnej glebie w temperaturze do 38°C (Haugen and Smith, 1992). Podstawa jest nieznana dla tych gatunków, ale u G. caledonium zaprogramowane zatrzymanie wzrostu rurek zarodkowych występuje, jeśli żaden gatunek rośliny nie stanie się dostępny do kolonizacji (Logi et al., 1998). Ponadto zarodniki Gi., gigantea są zdolne do wytwarzania wielu probówek zarodkowych sukcesywnie, jeśli wcześniejsze są odcięte (Koske, 1981) i jest prawdopodobne, że następuje podział jądrowy, zastępując jądra, które migrowały do grzybni w początkowych etapach wzrostu (Bécard i Pfeffer, 1993). Glomus epigaeus wytwarza wtórne sporocarpy w długotrwałym przechowywaniu bez ingerencji w kolonizację korzeni (Daniels i Menge, 1980).
ogólnie rzecz biorąc, zarodniki wydają się być dobrze przystosowane do swoich ról jako jednostki zdolne do inicjowania kolonizacji w korzeniach., Są zdolne do długotrwałego przetrwania w glebie, ale mogą kiełkować wielokrotnie w przypadku braku korzeni i utrzymywać niską aktywność metaboliczną. W obecności korzeni i stymulowane przez wysięki korzeniowe zachodzą zmiany metaboliczne, które skutkują zwiększonym rozgałęzieniem, poszerzeniem i kontaktem korzeni. Zespolenie grzybicze między blisko spokrewnionymi grzybami presymbiotycznymi spowoduje powstanie większej grzybni, co ponownie doprowadzi do zwiększenia szans jednostki grzybowej na przechwycenie odpowiedniego korzenia, inicjując kolonizację, a tym samym dostęp do ciągłej podaży cukrów.