Czy symbiotyczne grzyby arbuskularne mogą sprzyjać inwazji roślin ?

• Authors: Szymon Zubek

Title variants

EN

Can arbuscular mycorrhizal fungi facilitate plant invasions?

• Languages of publication: PL EN

Abstracts

PL

Inwazje obcych gatunków roślin stanowią obecnie jedno z najbardziej poważnych zagrożeń dla różnorodności biologicznej, a także istotny problem ekonomiczny i zdrowotny. Jako że inwazje są wypadkową oddziaływania wielu czynników, badając ich mechanizmy, zwrócono uwagę na interakcje roślin inwazyjnych z symbiotycznymi grzybami arbuskularnymi (Glomeromycota). Rośliny inwazyjne mogą korzystać z obecności grzybów arbuskularnych poprzez (i) mniejsze nakłady na tworzenie systemu korzeniowego, (ii) większą dostępność fosforu, (iii) lepszy wzrost siewek, które zostają włączone w sieć mikoryzową w danym zbiorowisku, a także (iv) przez wzmożoną ochronę przed roślinożercami i patogenami. Symbioza mikoryzowa to spektrum reakcji rośliny na obecność grzyba, które zależne jest od gatunku rośliny i szczepu grzyba oraz warunków fizyko-chemicznych gleby. Dlatego też rośliny inwazyjne nie zawsze czerpią korzyści z obecności partnera grzybowego. Grzyby arbuskularne mogą bowiem spowodować obniżenie witalności i wzrostu danego gatunku rośliny inwazyjnej, co związane jest z wysokimi kosztami utrzymania symbionta grzybowego. Podczas gdy grzyby arbuskularne mogą wpływać na inwazyjne gatunki roślin, również rośliny kolonizując dany obszar mogą mieć wpływ na funkcjonowanie grzybów arbuskularnych w tym siedlisku. Wynika to ze zróżnicowanej produkcji wydzielin korzeniowych przez mikoryzowe i niemikoryzowe gatunki roślin inwazyjnych, przy czym stwierdzono zarówno pozytywny, jak i negatywny wpływ różnych roślin na różnorodność gatunkową grzybów arbuskularnych i liczebność propagul tych mikroorganizmów w glebie. Badanie interakcji roślin inwazyjnych z grzybami arbuskularnymi może przyczynić się nie tylko do poszerzenia wiedzy na temat ekologii tej grupy roślin, ale również do opracowania metod rewitalizacji siedlisk po usunięciu gatunków obcych z zastosowaniem grzybów arbuskularnych.

EN

Plant invasions are thought to be one of the most important factors threatening biodiversity on a global scale and also a serious economical and health problem. They are an outcome of interplay between biotic and abiotic factors. Elucidation of all the factors that mediate invasions is therefore of paramount significance in formulating effective strategies for their management. Like most native plants, the performance of many invasive plants may depend upon associations with symbiotic soil microbes such as arbuscular mycorrhizal fungi (AMF; Glomeromycota). Some invasive plants have been reported to be mycorrhiza-dependent and drive mycorrhizal associations to their own benefit in the invaded ecosystem, while others have been shown less responsive to AMF. While AMF have an impact on invasive plants, such plants may also in turn influence AMF community structure and functions in the invaded habitats. Some invasive species stimulate proliferation of AMF in soils due to root exudates that activate AMF. On the contrary, those the invasion of plants with low mycorrhizal dependency or that are non-mycorrhizal may lower AMF diversity and the abundance of propagules in soils, which may be detrimental to the performance of native mycorrhiza-dependent plants. The studies on AMF - invasive plant interactions not only broaden the knowledge of ecology of invasive plant species but may also contribute to conservation projects for habitat restoration after invasions through AMF-based soil management.

• Journal: Kosmos
• Year: 2012
• Volume: 61
• Issue: 4
• Pages: 657-666

Dates

published

2012

Contributors

author

Szymon Zubek

• Instytut Botaniki, Uniwersytet Jagielloński Lubicz 46, 31-512 Kraków, Polska

References

• Akiyama K., Matsuzaki K., Hayashi H., 2005. Plant sesquiterpenes induce hyphal branching in arbuscular mycorrhizal fungi. Nature 435, 824-827.
• Allsopp N. P., Holmes M., 2001. The impact of alien plant invasion on mycorrhizas in mountain fynbos vegetation. S. Af. J. Bot. 67, 150-156.
• Blank R. R., Young J. A., 2002. Influence of the exotic invasive crucifer, Lepidium latifolium, on soil properties and elemental cycling. Soil Sci. 167, 821-829.
• Callaway R. M., Cipolini D., Barto K., Thelen G. C., Hallett S. G., 2008. Novel weapons: invasive plant suppresses fungal mutualists in American but not in its native Europe. Ecology 89, 1043-1055.
• Carey E. V., Marler M. J., Callaway R. M., 2004. Mycorrhizae transfer carbon from a native grass to an invasive weed: evidence from stable isotopes and physiology. Plant Ecol. 172, 133-141.
• Dajdok Z., Pawlaczyk P. (red.), 2009. Inwazyjne gatunki roślin ekosystemów mokradłowych Polski. Wyd. Klubu Przyr., Świebodzin.
• Dickson S., 2004. The Arum-Paris continuum of mycorrhizal symbioses. New Phytol. 163, 187-200.
• Fumanal B., Plenchette C., Chauvel B., Bretagnolle F., 2006. Which role can arbuscular mycorrhizal fungi play in the facilitation of Ambrosia artemisiifolia L. invasion in France? Mycorrhiza 17, 25-35.
• Funatsu Y., Nakatsubo T., Yamaguchi O., Horikoshi T., 2005. Effects of arbuscular mycorrhizae on the establishment of the alien plant Oenothera laciniata (Onagraceae) on a Japanese coastal sand dune. J. Coast. Res. 21, 1054-1061.
• Giovannetti M., Avio L., Fortuna P., Pellegrino E., Sbrana C., Strani P., 2006. At the root of the wood wide web. Self recognition and nonself incompatibility in mycorrhizal networks. Plant Signal. Behav. 1, 1-5.
• Goverde M., van der Heijden M. G. A., Wiemken A., Sanders I. R., Erhardt A., 2000. Arbuscular mycorrhizal fungi influence life history traits of a lepidopteran herbivore. Oecologia 125, 362-369.
• Hong-Bang N. L., Wan-Xue W., Fang-Hao L. B., 2007. An invasive aster (Ageratina adenophora) invades and dominates forest understories in China: altered soil microbial communities facilitate the invader and inhibit natives. Plant Soil 294, 73-85.
• Klironomos J. N., 2003. Variation in plant response to native and exotic arbuscular mycorrhizal fungi. Ecology 84, 2292-2301.
• Laaidi M., Laaidi K., Besancenot J. P., Thibaudon M., 2003. Ragweed in France: an invasive plant and its allergenic pollen. Ann. Allergy Asthma Immun. 91, 195-201.
• Liang J., Yongjian G., Ming X., Jiakuan C., Bo L., 2004. The history of Solidago canadensis invasion and the development of its mycorrhizal associations in newly-reclaimed land. Funct. Plant Biol. 31, 979-986.
• Marler M. J., Zabinski C. A., Callaway R. M., 1999. Mycorrhizae indirectly enhance competitive effects of an invasive forb on a native bunchgrass. Ecology 80, 1180-1186.
• Mirek Z. (red.), 2010. Biological invasions in Poland. Tom 1. W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences, Kraków.
• Mitchell C. E., Power A. G., 2003. Release of invasive plants from fungal and viral pathogens. Nature 421, 625-627.
• Mummey D. L., Rillig M. C., 2006. The invasive plant species Centaurea maculosa alters arbuscular mycorrhizal fungal communities in the field. Plant Soil 288, 81-90.
• Oehl F., Sieverding E., Palenzuela J., Ineichen K., Alves da Silva G., 2011. Advances in Glomeromycota taxonomy and classification. IMA Fungus 2, 191-199.
• Okarma H., Solarz W., 2009. Inwazje biologiczne - niedoceniany problem w ochronie przyrody. Wszechświat 110, 14-20.
• Pimentel D. (red.), 2002. Biological invasions: economic and environmental costs of alien plant, animal, and microbe species. CRC, New York.
• Reinhart K. O., Packer A., van der Putten W. H., Clay K., 2003. Plant-soil biota interactions and spatial distribution of black cherry in its native and invasive ranges. Ecol. Lett. 6, 1046-1050.
• Richardson D. M., Allsopp N., D'Antonio C. M., Milton S. J., Rejmanek M., 2000. Plant invasions - the role of mutualisms. Biol. Rev. 75, 65-93.
• Roberts K. J., Anderson R. C., 2001. Effect of garlic mustard [Alliaria petiolata (Beib. Cavara & Grande)] extracts on plants and arbuscular mycorrhizal (AM) fungi. Am. Midl. Nat. 146, 146-152.
• Shah M. A., Reshi Z., 2007. Invasion by alien Anthemis cotula L. in a biodiversity hotspot: Release from native foes or relief from alien friends. Curr. Sci. 92, 21-22.
• Shah M. A., Reshi Z., Khasa D., 2009. Arbuscular Mycorrhizas: Drivers or Passengers of Alien Plant Invasion. Bot. Rev. 75, 397-417.
• Smith S. E., Read D. J., 2008. Mycorrhizal symbiosis. Academic Press, London.
• Solarz W., 2007. Inwazje biologiczne jako zagrożenie dla przyrody. Postępy w Ochronie Roślin 47, 128-133.
• Stinson K. A., Campbell S. A., Powell J. R., Wolfe B. E., Callaway R. M., Thelen G. C., Hallett S. G., Prati D., Klironomos J. N., 2006. Invasive plant suppresses the growth of native tree seedlings by disrupting belowground mutualisms. PloS Biol. 4, c140.
• Štajerová K., Šmilauerová M., Šmilauer P., 2009. Arbuscular mycorrhizal symbiosis of herbaceous invasive neophytes in the Chech Republic. Preslia 81, 341-355.
• Tokarska-Guzik B., 2005. The establishment and spread of alien plant species (kenophytes) in the flora of Poland. Wyd. Uniw. Śl., Katowice.
• Tokarska-Guzik B., Dajdok Z., Zając M., Urbisz A., Danielewicz W., 2011. Identyfikacja i kategoryzacja roślin obcego pochodzenia jako podstawa działań praktycznych. [W:] Synantropizacja w dobie zmian różnorodności biologicznej. Kącik Z., Stefańska-Krzaczek E. (red.). Acta Bot. Siles. 6, 23-53.
• van der Heijden M. G. A., 2004. Arbuscular mycorrhizal fungi as support systems for seedling establishment in grassland. Ecol. Lett. 7, 293-303.
• Walling S. Z., Zabinski C. A., 2006. Defoliation effects on arbuscular mycorrhizae and plant growth of two native bunch grasses and an invasive forb. Appl. Soil Ecol. 32, 111-117.
• Wang B., Qiu Y. L., 2006. Phylogenetic distribution and evolution of mycorrhizas in land plants. Mycorrhiza 16, 299-363.
• Wolfe B. E., Klironomos J. N., 2005. Breaking new ground: soil communities and exotic plant invasion. Bioscience 55, 477-487.
• Zabinski C. A., Quinn L., Callaway R. M., 2002. Phosphorus uptake, not carbon transfer, explains arbuscular mycorrhizal enhancement of Centaurea maculosa in the presence of native grassland species. Funct. Ecol. 16, 758-765.
• Zhang Q., Yang R., Tang J., Yang H., Hu S., Chen X., 2010. Positive feedback between mycorrhizal fungi and plants influences plant invasion success and resistance to invasion. PLoS ONE 5, e12380, www.plosone.org .
• Zubek S., 2009. Charakterystyka grzybów arbuskularnych i ich praktyczne zastosowanie w uprawach roślin leczniczych. Rośliny Lecznicze w Polsce i na Świecie 1-2, 33-43.