CC BY
0OECD+WoS: 4.01+AM (Agronomy) https://doi.org/10.31993/2308-6459-2023-106-4-16198
Краткое сообщение
ВЛИЯНИЕ ГЕРБИЦИДОВ НА СООБЩЕСТВА АРБУСКУЛЯРНЫХ МИКОРИЗНЫХ ГРИБОВ, АССОЦИИРОВАННЫХ С ОДНОЛЕТНИМИ ИНВАЗИОННЫМИ СОРНЫМИ
РАСТЕНИЯМИ ASTEROIDEAE
С.В. Сокорнова1*, Д.М. Малыгин2, А^. Ткач1, А.С Голубев1
'Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений, Санкт-Петербург 2Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург
* ответственный за переписку, e-mail: [email protected]
Инвазионные растения галинсога мелкоцветковая Galinsoga parviflora и мелколепестник канадский Erigeron canadensis часто встречаются в посевах и вдоль пахотных земель. Фактором, способствующим их распространению, может быть ассоциированное с этими однолетними видами сообщество арбускулярных микоризных грибов. На характер симбиотических отношений, складывающихся между растением-хозяином и грибами оказывает влияние как их таксономическая принадлежность, так и абиотические факторы. Целью исследования было определение микоризного статуса E. canadensis и G. parviflora, произрастающих на пахотных полях и вне их в Пушкинском р-не Санкт-Петербурга. Во всех вариантах, кроме обработки метрибузином, на стадии цветения выявлена высокая интенсивность микоризации и частота колонизации этих растений. Существенное влияние на микоризный статус оказывало внесение гербицидов. В частности, синтетический ауксин 2,4 Д (2-этилгексиловый эфир) стимулировал образование арбускул. Наибольшая колонизация наблюдалась в корнях для E. canadensis, выросшего вне поля. Ассоциированные с E. canadensis арбускулярные микоризные грибы образовывали отдельную монофилетическую группу. Эта группа, на наш взгляд, отвечает за более эффективный симбиоз и нуждается в дальнейшем более пристальном изучении.
Ключевые слова: Millerieae, Astereae, Galinsoga parviflora, Erigeron canadensis, микориза, симбиотические грибы, борьба с сорными растениями
Поступила в редакцию: 05.10.2023 Принята к печати: '2.12.2023
Галинсога мелкоцветковая Galinsoga parviflora Cav. и мелколепестник канадский Erigeron canadensis L. - однолетние, инвазионные виды. Эти растения относятся к подсемейству Asteroideae, G. parviflora входит в трибу Millerieae, а E. canadensis в трибу Astereae. В настоящее время мелколепестник канадский занимает шестое место в списке наиболее распространенных и агрессивных видов России (Сенатор, Виноградова, 2023). В свою очередь Galinsoga parviflora является одним из наиболее распространенных сорных растений мира (Pysek et al., 2017).
Встречаемость этих растений на землях сельскохозяйственного назначения имеет свои особенности: G. parviflora чаще произрастает непосредственно среди посадок различных культур, в то время как E. canadensis предпочитает окраины полей и сопредельные с ними заброшенные территории (Шпанев, 2021).
Для некоторых сорных инвазионных растений подсемейства Asteroideae показано, что они в результате образования мутуалистических отношений с арбускулярными микоризными (АМГ) и темноокрашенными септирован-ными эндофитными грибами (ТСЭ) получают ряд существенных преимуществ перед другими растениями. Это происходит прежде всего за счет увеличения доступности питательных веществ и воды, а также повышения устойчивости к неблагоприятным факторам (Mandyam et al., 2012, 2015; Shah et al., 2015; Majewska et al., 2015; Rezacova et al.,
2021; Malygin et al., 2021). Необходимо отметить, что эффективность симбиоза различных видов растений с АМГ сильно варьирует (Säle et al., 2021) и определяется филогенетическим положением участников и экологическими факторами (Johnson et al., 1997; Jonesand, Smith, 2004).
Для инвазионных G. parviflora и E. canadensis показано, что они образуют симбиозы с АМГ (Majewska et al., 2015). Однако частота и интенсивность микоризации, а также ее влияние на успешность распространения и развития мелколепестника канадского в разных условиях различно. Например, в условиях болота колонизация корней АМГ приводила к подавлению доминирующего в этой местности мелколепестника канадского E. canadensis, и благоприятствовала развитию трех соседствующих с ним субдоминантных видов, включая куммеровию полосатую Kummerowia striata, пустырник японский Leonurus artemisia и иксерикс Ixerispolycephala (Zhang et al., 2014). Высокий микоризный статус E. canadensis при произрастании в инвазионном ареале по сравнению с естественным не оказывал влияния на микоризацию аборигенных видов. Более того, показано, что зависимость успешности развития E. canadensis от интенсивности и частоты мико-ризации АМГ в зоне инвазии скорее уменьшалась. В результате авторами было сделано предположение о том, что успешные инвазии этого вида растений обеспечивают другие механизмы (Rezácová et al., 2021). Это согласуется с
© Сокорнова С.В., Малыгин Д.М., Ткач A.C., Голубев A.C. Статья открытого доступа, публикуемая Всероссийским институтом защиты растений (Санкт-Петербург) и распространяемая на условиях Creative Commons Attribution License 4.0 (http://creativecommons.Org/licenses/by/4.0/).
гипотезой этих же авторов о том, что АМГ являются «пассажирами», а не движущими силами инвазий Asteraceae (Shah et al., 2009; Rezacova et al., 2020). В свою очередь, мутуалистические отношения с АМГ могут быть полезны для многолетних растений в условиях конкуренции с сорными однолетними растениями. Так поддержание здоровых почв, богатых АМГ, может стимулировать позднюю сукцессию многолетних растений, что потенциально ограничивает появление однолетних видов сорных растений (Rezacova et al., 2022).
В то же время анализ влияния АМГ на галинсогу четы-рехлучевую Galinsoga quadriradiata Ruiz & Pav. показал тонкую регуляцию инвазии, заключающуюся в ингиби-ровании распространения этого растения на больших высотах и стимуляции на низких (Liu et al., 2021; Liu et al., 2023).
Помимо АМГ в корнях G. parviflora и E. canadensis были выявлены ТСЭ (Mandyam et al., 2012). Так же, как и
в случае с АМГ взаимоотношения растений-хозяев с этой группа грибов предполагает взаимодействие на уровне генотипов и может варьировать от мутуализма до паразитизма (Mandyam et al., 2015). Для G. parviflora и E. canadensis с помощью инокуляции in vitro показано, что ТСЭ стимулируют развитие этих растений и могут ускорять колонизацию корней АМГ (Mandyam et al., 2012).
Таким образом, симбиоз между G. parviflora или E. canadensis с АМГ может, в зависимости от различных факторов, по-разному влиять на распространение этих сорных инвазионных растений.
Целью данной работы было определение микоризного статуса однолетних инвазионных растений мелколепестника канадского и галинсоги мелкоцветковой, произрастающих на пахотных полях и вдоль них в Пушкинском р-не Санкт-Петербурга.
Материалы и методы
Сбор растительного материала
Сбор корней G. parviflora и E. canadensis, находящихся в фазе цветения, осуществляли из-под растений на глубине 10-15 см. Для каждого вида с 4-х и более растений собирали не менее 15 корней 3-4 порядка. Сбор происходил в течение вегетационных периодов 2022 и 2023 годов на опытном поле Всероссийского НИИ защиты растений (ФГБНУ ВИЗР, Санкт-Петербург, Пушкин), согласно таблице 1.
Почва участка — дерново-подзолистая, суглинистая, с содержанием гумуса в пахотном слое 3-4 %, рН 6.3.
Предшественником картофеля являлась пшеница яровая. Обработка почвы под посадку картофеля включала в себя дискование, вспашку, культивацию и нарезку борозд. Норма посадки клубней составляла 32 ц/га. В дальнейшем (в период вегетации) было проведено 2 окучивания.
Обработка почвы под посев пшеницы яровой заключалась в проведении дискования, вспашки и культивации. Предшественником пшеницы яровой являлся картофель. Норма высева семян: 200 кг/га.
Пробоподготовка Выявление арбускулярной микоризы в корнях растений проводили с помощью светлопольной микроскопии. Для определения структур арбускулярных микоризных грибов был использован модифицированный метод депигментации и окрашивания (Phillips, Hayman, 1970; Koske, Gemma, 1989). Корни мацерировали в 10 % растворе KOH в течение 20 мин. при 70 °C, ополаскивали, окрашивали при 80 °C 10 мин. 10 % анилиновым синим в 10 % молочной кислоте, затем отмывали 40 % молочной кислотой, нарезали на части длиной 1.5 см и раскладывали по 15 отрезков на предметном стекле между параллельными линиями на расстоянии 1 см. Микроскопирование проводили на светлопольном микроскопе Olympus Bx53 с камерой Progress Gryphax Jenoptik (увеличения 400х, 800х).
Количественная оценка эндомикоризной колонизации корней Количественный учёт развития АМГ проводили согласно Trouvelot et al. (1986), основываясь на определении соотношения микоризованных и не микоризованных участков корня, а также их насыщенности микоризой.
Таблица 1. Оценка степени микоризации корней растений G. parviflora и E. canadensis
Вариант
Растение-хозяин
Культура
Дополнительная обработка гербицидом
Норма расхода гербицида (г/га по д.в.)
Кратность
Степень микоризации, %
интенсивность на 1 см2
интенсивность
Галинсога мелкоцветная
Галинсога мелкоцветная
Галинсога мелкоцветная Мелколепестник канадский Мелколепестник канадский
картофель (сорт Рябинушка) пшеница яровая (сорт Сударыня) обочина
поля пшеница яровая (сорт Сударыня)
обочина поля
метрибузин
2.4 Д (2-этилгек-силовый эфир) + флорасулам
2.4 Д (2-этилгек-силовый эфир) + флорасулам
720 (до всходов карт) + 210 (по вегетации)
120 + 2.5
120 + 2.5
НСР„
80.1 87.3 79.9
86.6 3.7
29.2 33.8 42.8
47.3 2.9
31.6 36.2 52.2
54.6 3.2
1
2
0
0
0
2
1
1
5
Table 1. Assessment of the degree of mycorrhization of the roots of G. parviflora and E. canadensis plants
Variant
Host plant
The crop
Additional herbicide treatment
Herbicide consumption rate (g/ha.)
Numbers of applications
Degree of AMF colonization, % intensity
1 cm2
frequency
intensity
Galinsoga parviflora
Galinsoga parviflora
Galinsoga parviflora
Erigeron canadensis
Erigeron canadensis
Potatoes (Ryabinushka
variety) Spring wheat (Sudarynya variety)
Field side
Spring wheat (Sudarynya variety)
Field side
Metribuzin
2.4 D + Florasulam
2.4 D + Florasulam
720 (до всходов карт) + 210 (по вегетации)
120 + 2.5
120 + 2.5
о
LSD
87.3
79.9
86.6 3.7
о
29.2 33.8 42.8
47.3 2.9
о
1
2
1
1
Частоту колонизации АМГ корневой системы рассчитывали по формуле:
F,%=100 (N - n0)/N, где N - общее число просмотренных отрезков, n0 - количество отрезков без микоризы.
Интенсивность колонизации АМГ корневой системы M на 1 см корня, выраженная в процентах, рассчитывали по формуле:
M,% = (95n5 + 70n4 + 30n3 + 5n2 + ln^/N, где n5 - число отрезков корней, относящихся к 5-му классу интенсивности, n4 - сумма отрезков корней, относящихся к 4-му классу и т.д., N - общее число просмотренных отрезков.
Параметр m, характеризующий интенсивность колонизации АМГ корневой системы микоризованных отрезков корня, рассчитывался по формуле: m,% = M/F.
Подсчёт обилия арбускул в микоризованной части корня (a) проводился по формуле:
a,% = (100mA3 + 50mA2 + 10mA1)/100, где mAi вычисляются в соответствии со следующим выражением:
m = (95n... + 70 nЛ + 30n + 5n Л ■ + 1n,Л )/(N- n) x 100/m,
Al v 5Ai 4Ai 3Ai 2Ai 1Aiy v О '
где n5Ai - число отрезков корней, относящихся к 5-му классу интенсивности и к i-му классу по шкале плотности арбускул, n4Ai - сумма отрезков корней, относящихся к 4-му классу интенсивности и к i-му классу по шкале плотности арбускул и т. д.; i = 1, 2, 3; N - общее число просмотренных отрезков, n0 - количество отрезков без микоризы.
Насыщенность корневой системы арбускулами A вычислялась по формуле:
A,% = а х М/100
Дисперсионный и многофакторный анализы проводились с помощью надстройки XLSTAT в программе Microsoft Excel, объем выборки составлял 15 отрезков
корней для каждого варианта. Эксперименты проводились не менее двух раз.
Выделение ДНК из корней растений Отмытые корни 3-4 порядка (12 и более растений) из тех же вариантов, которые использовались для микроско-пирования, в количестве до 200 мг растирали в жидком азоте. Затем добавляли 500 мкл ЦГЛБ буфера (2г ЦГЛБ, 28 мл 5M NaCl, 4 мл 0.5M ЭДТ^ 5 мл 2M Трис — HCl, дистиллированная вода) с активированным углем (5 %) (Koonjul et al., 1999). Далее очистку и выделение ДНК проводили согласно Mатвеевой и др. (2011).
Качество выделения ДНК контролировали при помощи электрофореза в 0.8 %-м агарозном геле с dsGreen (Lumiprobe) в 0.5 % трис боратном буфере. Концентрацию полученной ДНК определяли по маркеру MassRuler™ Express HR Forward DNA Ladder.
Полимеразная цепная реакция Полимеразную цепную реакцию (ПЦР) проводили в 25 мкл реакционной смеси DreamTaq Green PCR Master Mix (2х) (Thermo Scientific) согласно протоколу производителя с 1 мкл ДНК и 1 мкл смеси прямого и обратного прайме-ров в концентрации 1 пШмкл. Aмплификацию проводили по локусу хитин-синтазы I при температуре отжига 60 °C, с праймерами CHS-79F (TGG GGC AAG GAT GCT TGG AAG AAG) /CHS-354R (TGG AAG AAC CAT CTG TGA GAG TTG) (Carbone, Kohn, 1999). Праймеры синтезированы компанией «Евроген» Москва, РФ).
Секвенирование и анализ ДНК-последовательностей Секвенирование осуществляли по Сэнгеру на базе ресурсного центра «Развитие молекулярных и клеточных технологий» СПбГУ Aнализ ДНК-последовательностей проводили с помощью программного пакета MEGA7: Molecular Evolutionary Genetics Analysis version 7.0 for bigger datasets (Kumar et al., 2018).
Результаты и обсуждение
Микроскопические исследования корней растений, собранных на опытном поле ФГБНУ ВИЗР, выявили структуры арбускулярных микоризных грибов у G. parviflora и E. canadensis, произрастающих как на обочинах вдоль поля, так и на поле, за исключением участка, обработанного метрибузином. Мицелий грибов в корнях растений
имел характерные для АМГ внутриклеточные гифальные спирали и везикулы (рис. 1). В корнях растений, выросших на обработанных смесью 2,4-Д (2-этилгексиловый эфир) и флорасулама участках, наблюдалось существенно более высокое количество арбускул и меньше везикул, что согласуется с литературными данными о влиянии
Рисунок 1. Мицелий, гифальные спирали и везикулы в корнях Erigeron canadensis Figure 1. Vesicles and hyphae of arbuscular mycorrhizal fungi in a root of Erigeron canadensis
синтетических акуксинов, в данном случае 2,4-Д, на ми-коризацию (Etemadi et al., 2014). В то же время интенсивность и частота микоризации были сопоставимы с наблюдаемыми на участках без обработок гербицидами. В отличие от наблюдаемой раннее у золотарника канадского S. canadensis картины (авторы, не опубликовано), эндо-фитные грибы наряду с АМГ встречались только в корнях E. canadensis произрастающего вне поля, довольно редко, с частотой 5±3 %, и не оказывали достоверного влияния на степень микоризации корней. В корнях G. parviflora эндо-фиты выявлены не были.
Частота и интенсивность микоризации корней для обоих видов растений различались в зависимости от варианта произрастания. Вне поля, на необрабатываемых почвах, микоризованность G. parviflora и E. canadensis была выше (частота на 7.2 и 6.7 %, интенсивность на 4.6 и 2.4 %, соответственно) (таблица 1).
Анализ структуры сообщества арбускулярных микоризных грибов, ассоциированных с мелколепестником канадским, показал наличие видов из того же кластера, что и у золотарника канадского (S. canadensis) (рис. 2). Оба этих инвазионных вида растений относятся к трибе Astereae, и микоризный симбиоз является важным фактором, способствующим их распространению (Malygin et al., 2021). В настоящее время показано, что для различных семейств
растений экологическая эффективность взаимодействий между растением-хозяином и арбускулярным микоризным сообществом определяется скорее видовой принадлежностью участников, чем инвазионным статусом (НатеШ^а et а1., 2023). В отношении видов трибы Astereae нами была выдвинута гипотеза о том, что наибольший вклад в мутуа-листические отношения с этими растениями вносят грибы порядка Diversispora1es (Sokornova et а1., 2022). Выявленные ДНК-последовательности грибов, ассоциированных с мелколепестником канадским, входят в один кластер с АсаиЬ^рога scrobiculata BR984-4 относящемуся к порядку Diversispora1es. К сожалению, по локусам хитин-синтазы 1 для арбускулярных микоризных грибов в NCBI представлено ограниченное количество последовательностей и для подтверждения этой гипотезы необходимо более широкое исследование, в том числе получение и анализ ДНК-последовательностей по локусу малой субъединицы РНК (SSU), используемому для идентификации арбускулярных микоризных грибов. В то же время, полученные данные подтверждают высказанную нами раннее гипотезу.
Таким образом, внесение гербицидов оказывает влияние на успешность микоризации сорных растений и, как следствие, понижает их конкурентоспособность. В то же время, когда идет полное подавление АМГ сообществ, как в случае с метрибузином, на наш взгляд, требуются
86
96
66
62
39
100
54
sequence 1 Erigeron canadensis
sequence 3 Erigeron canadensis
Acaulospora scrobiculata BR984-4
sequence 6 Solidago canadensis
Gigaspora margarita NC114B
sequence 5 Solidago canadensis
sequence 4 Sonchus arvensis
Glomus mossae AF059209.1 (=Funneliformis mosseae)
sequence 2 Sonchus arvensis
Pénicillium mononematosum N7519010849
Рисунок 2. Филогенетическое древо, построенное методом максимального правдоподобия с бутстрэп поддержкой (400 реплик) по ДНК-последовательностям грибов, ассоциированных с корнями осота полевого Sonchus arvensis (триба Cichorieae), золотарника канадского Solidago canadensis и мелколепестника канадского Erigeron canadensis (триба Asteroideae) по локусу хитинсинтазы I на основе 389 нп (Kumar et al., 2018)
Figure 2. Maximum likelihood phylogenetic tree based on Chitin synthase 1 sequence alignment (389 positions). Numbers above branches represent percentages of bootstrap values (400 replicates). Sequences of AMF associated with Sonchus arvensis (tribe Cichorieae), Solidago canadensis and Erigeron canadensis (tribe Asteroideae)
дополнительные исследования по оценке влияния гербицидов этой группы на микробное сообщество ризосферы культурных растений. В целом, разное действие гербицидов на АМГ-сообщество необходимо учитывать при разработке агротехнических мер защиты растений. Успешное распространение инвазионных видов G. parviflora и E. canadensis в условиях Санкт-Петербурга и Ленинградской области связано, в том числе, с симбиотическими отношениями с арбускулярными микоризными грибами. Основной вектор распространения этих растений это заброшенные, длительное время не обрабатываемые территории. Соответственно, сокращение этих площадей будет Работа выполнена в рамках гранта Санкт-Петербурга в
способствовать снижению скорости распространения этих инвазионных видов. Наиболее эффективные мутуа-листические отношения инвазионных видов G. parviflora и E. canadensis складываются, по нашему мнению, с АМГ порядка Diversisporales. Интересно отметить, что зачастую представителей этой группы нет в составе коммерческих препаратов удобрений на основе АМГ (Vahter et al., 2023). Разработка диагностической системы, позволяющей выявлять этот кластер грибов, может помочь в дальнейшем оценить роль этого кластера в распространении растений подсемейства Asteroideae.
сфере научной и научно-технической деятельности 2023 г.
Библиографический
Виноградова ЮК, Майоров СР, Хорун ЛВ (2010) Чёрная
книга флоры Средней России. М.: ГЕОС. 512 с. Матвеева ТВ, Богомаз ДИ, Лутова ЛА. Малый практикум. по генной инженерии: учебное пособие. Санкт-Петербург: Реноме; 2011. 52c. Сенатор СА, Виноградова ЮК (2023) Инвазионные растения России: результаты инвентаризации, особенности распространения и вопросы управления. Успехи современной биологии 143(4):393-402. http://doi.org/10.31857/ S0042132423040099 Шпанев АМ (2021) Рудеральные сорные растения на полях Ленинградской области. Защита и карантин растений.11:11-12. http://doi. org/10.47528/1026-8634-2021-11-11 Carbone I, Kohn LM (1999) A method for designing primer sets for speciation studies in filamentous ascomycetes. Mycologia 91:553-556. https://doi.org/10.2307/3761358 Etemadi M, Gutjahr C, Couzigou JM, Zouine M, Lauressergues D et al. (2014) Auxin perception is required for arbuscule development in arbuscular mycorrhizal symbiosis. Plant Physiol 166(1):281-92. http://doi.org/10.1104/ pp.114.246595
Johnson NC, Graham JH, Smith FA (1997) Functioning of mycorrhizal associations along the mutualism-parasitism continuum. New Phytol 135(4):575-586. https://www.jstor. org/stable/2558989 Jonesand MD, Smith SE (2004) Exploring functional definitions of mycorrhizas: are mycorrhizas always mutualisms? Canad JBot 82(8):1089-1109. http://doi.org/10.1139/b04-110 Hanzelková V, Florianová A, Cajthaml T, Münzbergová Z (2023) Plant genus is a better predictor of plant effects on soil biotic and abiotic properties than plant invasion status. Biol Invasions https://doi.org/10.1007/s10530-023-03162-9 Koonjul PK, Brandt WF, Farrant JM, Lindsey GG (1999) Inclusion of polyvinylpyrrolidone in the polymerase chain reaction reverses the inhibitory effects of polyphenolic contamination of RNA. Nucleic Acids Res 27(3):915-916. http://doi.org/10.1093/nar/27.3.915 Koske RE, Gemma JN (1989). A modified procedure for staining roots to detect VA mycorrhizas Mycol Res. 92(4), 486-488. https://doi.org/10.1016/s0953-7562(89)80195-9 Kumar S, Stecher G, Li M, Knyaz C, Tamura K (2018) MEGA X: Molecular Evolutionary Genetics Analysis across Computing Platforms. Mol Biol Evol 35(6):1547-1549. https://doi.org/10.1093/molbev/msy096.
список (References)
Liu G, Liu R, Lee BR, Song X, Zhang W et al. (2023) The invasion of Galinsoga quadriradiata into high elevations is shaped by variation in AMF communities. Plants 12(18):3190. https://doi.org/10.3390/plants12183190 Liu G, Liu RL, Zhang WG, Yang YB, Bi XQ et al. (2021) Arbuscular mycorrhizal colonization rate of an exotic plant, Galinsoga quadriradiata, in mountain ranges changes with altitude. Mycorrhiza 31(2):161-171. https://doi. org/10.1007/s00572-020-01009-y Majewska ML, Blaszkowski J, Nobis M, Rola K, Nobis A et al. (2015) Root-inhabiting fungi in alien plant species in relation to invasion status and soil chemical properties. Symbiosis 65(3):101-115. https://doi.org/10.1007/s13199-015-0324-4 Makarian H, Poozesh V, Asghari HR, Nazari M (2016) Interaction effects of arbuscular mycorrhiza fungi and soil applied herbicides on plant growth. Commun Soil Sci Plant Anal 47:619-629. https://doi.org/10.1080/00103624.2016.! 146744
Malygin D, Mandryk-Litvinkovich M, Sokornova S. (2021) Does arbuscular mycorrhiza favor invasion of some Asteraceae tribes? Plant Prot News 104:144-152. https:// doi.org/10.31993/2308-6459-2021-104-3-14993 Mandyam K, Fox C, Jumpponen A (2012) Septate endophyte colonization and host responses of grasses and forbs native to a tallgrass prairie. Mycorrhiza 22:109-119. https://doi. org/10.1007/s00572-011-0386-y Mandyam KG, Jumpponen A (2015) Mutualism-parasitism paradigm synthesized from results of root-endophyte models. Front Microbiol 12(5):776. https://doi.org/10.3389/ fmicb.2014.00776 Phillips JM, Hayman DS (1970) Improved procedures for clearing roots and staining parasitic and vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection. TBMS 55(1):158-161. https://doi.org/10.1016/ s0007-1536(70)80110-3 Pysek P, Pergl J, Essl F, Lenzner B, Dawson W et al. (2017) Naturalized alien flora of the world: Species diversity, taxonomic and phylogenetic patterns, geographic distribution and global hotspots of plant invasion. Preslia SP(3):203-274. https://doi.org/10.23855/preslia.2017.203 Rezácová V, Rezác M, Wilson GWT, Michalová T. (2022) Arbuscular mycorrhiza can be disadvantageous for weedy annuals in competition with paired perennial plants. Sci Rep. 12(1):20703. https://doi.org/10.1038/s41598-022-24669-6. Rezácová V, Rezác M, Líblová Z, Michalová T, Heneberg P. (2021) Stable colonization of native plants and early
invaders by arbuscular mycorrhizal fungi after exposure to recent invaders from the Asteraceae family. Invas Plant Sci Mana 14(3):147-155 https://doi.org/10.1017/inp.2021.17 Rezácová V, Konvalinková T, Rezác M. (2020). Decreased mycorrhizal colonization of Conyza canadensis (L.) Cronquist in invaded range does not affect fungal abundance in native plants. Biología 75:693-699 https://doi. org/10.2478/s11756-020-00446-6 Shah MA, Beaulieu ME, Reshi ZA, Qureshi S, Khasa DP (2015) A cross-city molecular biogeographic investigation of arbuscular mycorrhizas in Conyza canadensis rhizosphere across native and non-native regions. Ecol Process 4:7. https://doi.org/10.1186/s13717-015-0034-0 Shah MA, Reshi ZA, Khasa D (2009). Arbuscular mycorrhizal status of some Kashmir Himalayan alien invasive plants. Mycorrhiza 20(1):67-72. https://doi.org/10.1007/ s00572-009-0258-x Shah MA, Reshi ZA, Khasa DP (2009) Arbuscular mycorrhizas: Drivers or passengers of alien plant invasion. Bot. Rev. 75, 397-417. https://doi.org/10.1007/s12229-009-9039-7 Sokornova S, Malygin D, Terentev A, Dolzhenko V (2022) Arbuscular mycorrhiza symbiosis as a factor of Asteraceae
Plant Protection News, 2023, 106(4), p. 195-200 OECD+WoS: 4.01+AM (Agronomy)
species invasion. Agronomy 12(12):3214-3230. https://doi. org/10.3390/agronomy12123214 Trouvelot A, Kough JL, Gianinazzi-Pearson V (1986) Mesure du taux de mycorhization VA dùn système radiculaire. Recherche de méthodes déstimation ayant une signification fonctionnelle. In: Gianinazzi-Pearson V, Gianinazzi S (eds) Physiological and genetical aspects of mycorrhizae. Proceeding of the 1st European Symposium on Mycorrhizae. INRA: Paris. 217-221 [In French] Urcelay C, Tecco PA, Pérez M, Grilli G, Longo MS, Battistella R (2011) Mycorrhizal status and responsiveness of early successional communities from Chaque an region in central Argentina. In Pagano Med, Mycorrhiza: occurrence in natural and restored environments. Nova Science Publishers: New York. 147-163 Vahter T, Lillipuu EM, Oja J, Opik M, Vasar M, Hiiesalu I. (2023) Do commercial arbuscular mycorrhizal inoculants contain the species that they claim? Mycorrhiza 33(3):211-220. https://doi.org/10.1007/s00572-023-01105-9 Zhang Q, Sun Q, Koide RT, Peng Z, Zhou J et al. (2014) Arbuscular mycorrhizal fungal mediation of plant-plant interactions in a marshland plant community. Sci World J 12:923610. https://doi.org/10.1155/2014/923610
https://doi.org/10.31993/2308-6459-2023-106-4-16198
Short communication
THE EFFECT OF HERBICIDES ON ARBUSCULAR MYCORRHIZAL FUNGI ASSOCIATED WITH ANNUAL INVASIVE ASTEROIDEAE WEEDS S.V. Sokornova1*, D M. Malygin2, A.S. Tkach1, A.S. Golubev1
1All-Russian Institute of Plant Protection, St. Petersburg, Russia 2Saint-Petersburg State University, Saint-Petersburg, Russia
*corresponding author, e-mail: [email protected]
Invasive plants Galinsoga parviflora and Erigeron canadensis are common in crops and adjacent territories. One of the factors contributing to their spread is the community of arbuscular mycorrhizal fungi associated with these species. The nature of the symbiotic relationship between the host plant and AMF is determined by their phylogenetic position and place of growth. The aim of this work was to determine the level of mycorrhizal colonization of E. canadensis h G. parviflora growing in arable fields and along them. For plants at the flowering stage, high rates of frequency and intensity of mycorrhization were revealed. It has been shown that the level of mycorrhizal colonization of E. canadensis and G. parviflora is significantly influenced by the range of herbicides applied. The application of 2.4 D slightly reduced the intensity of colonization, but significantly stimulated the formation of arbuscules in plant roots. In turn, metribuzin prevented the formation of mycorrhiza. AMF associated with these plants formed a separate clade. This group, in our opinion, is responsible for more effective symbiosis with invasive plants of the Asteroideae subfamily and requires further closer study.
Keywords: Millerieae, Astereae, Galinsoga parviflora, Erigeron canadensis, symbiotic fungi, weed control
Submitted: 05.10.2023
Accepted: 12.12.2023
© Sokornova S.V., Malygin D.M., Tkach A.S., Golubev A.S., published by All-Russian Institute of Plant Protection
(St. Petersburg). This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License 4.0
(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
