In der vorliegenden Arbeit wurden arbuskuläre Mykorrhizapilze (AMF) in landwirtschaftlichen Nutzflächen bei Plantago lanceolata, Trifolium repens, Holcus lanatus und anderen Pflanzen mit spezifischen Primer in einer nested PCR nachgewiesen. Neben Acaulospora longula wurde eine Gruppe nah verwandter Arten um Glomus mosseae erfasst, die als dominant auf landwirtschaftlichen Flächen betrachtet werden kann. Die Isolate dieser Gruppe konnten a posteriori durch Sequenzvergleiche als G. mosseae, G. caledonium und G. geosporum identifiziert werden. Als Zielregion für die PCR diente die große Untereinheit der ribosomalen DNA (LSU rDNA). Um die Pilze in planta nachweisen zu können, mussten bestehende DNA-Extraktionsmethoden weiterentwickelt werden. 56 DNA-Extrakte aus Wurzeln wurden mit universellen Primern als amplifizierbar getestet. A. longula konnte in mindestens fünf Wurzelproben bei allen drei Grünland-Pflanzen nachgewiesen werden. Außer in diesen Pflanzen wurde G. mosseae auch in Helianthus annuus und Triticum aestivum gefunden. Die G. caledonium-Sequenzen stammten aus H. lanatus und Zea mays sowie G. geosporum aus P. lanceolata. Aufgrund dieser Verbreitung konnte keine Wirtsspezifität der untersuchten AMF festgestellt werden. Die PCR-Produkte der G. mosseae-Gruppe wurden mit Endonukleasen behandelt, um Restriktionsmuster zu erhalten. Mit dem Enzym AluI konnte G. mosseae von den übrigen Arten unterschieden werden. Von den gewonnenen Sequenzdaten konnte unter Einbeziehung von Datenbank-Sequenzen ein phylogenetischer Stammbaum erstellt werden. Mithilfe der quantitativen Taqman® real-time PCR wurde die Kopienzahl der Mykorrhizapilze bestimmt. Von A. longula konnten bis zu 13.300 Kopien und von G. mosseae bis zu 64.750 Kopien je mg Wurzel nachgewiesen werden.Die Pilze wurden in der Wurzel mit Trypanblau gefärbt, die Kolonisierungsraten mikroskopisch bonitiert und mit den pflanzenverfügbaren Phosphatgehalten der Rhizosphäre korreliert. Aufgrund der hohen Standardabweichungen konnte kein signifikanter Zusammenhang zwischen Mykorrhizierung und Standort, Jahreszeit, Pflanze oder Phosphatverfügbarkeit festgestellt werden. Die Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass die Kolonisierung mit Hyphen im Jahresverlauf zunimmt, während die Vesikelzahl abzunehmen scheint. Vermutlich werden die Speicherstoffe der Vesikel gegen Ende des Jahres zur Bildung von Sporen extraradikal verlagert. P. lanceolata wies generell die höchste Hyphen-Kolonisierungsrate auf und bei H. lanatus scheint es einen indirekten Zusammenhang zwischen Hyphendichte und Phosphatkonzentration zu geben.
Translated abstract:
In this work arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) have been detected with specific primers in nested PCRs in roots of Plantago lanceolata, Trifolium repens, Holcus lanatus and additional plants of agricultural areas. In addition to Acaulospora longula a group of Glomus mosseae and closely realted species, which are known to be dominant in farmland, which are known to be dominant in farmland have been analyzed. Isolates of this group were identified as G. mosseae, G. caledonium and G. geosporum. The large subunit of the ribosomal RNA gene (LSU rDNA) served as target region for PCR. In order to detect the fungi within the plant roots, existing DNA extraction protocols had to be improved. 56 DNA extractions from roots have been tested positive for amplification with universal primers. A. longula was present in at least five root samples of all three plant species. G. mosseae was detected in these species, too, as well as in Helianthus annuus and Triticum aestivum. G. caledonium sequences originated from H. lanatus and Zea mays, and G. geosporum from P. lanceolata. Due to this distribution no host specifity could have been detected for the investigated AMF species. The PCR products of the G. mosseae group were incubated with endonucleases to obtain a restriction pattern. G. mosseae was discriminated for the other species by the enzyme AluI. The obtained sequence data served for the creation of a phylogenetic tree. Quantitative Taqman® real-time PCR was used to determine the copy number of AMF. Up to 13.300 copies of A. longula an 64.750 copies of G. mosseae per mg root have been calculated.The fungi have been stained in the plant roots with Trypan Blue and the extent of colonization quantified microscopically. Rhizosphere phosphate availability for plants has been measured with the CAL method and the results correlated with fungal colonization. Because of the high standard derivations no significant relationship was detected between mycorrhization, location, season, plant species or phosphate availability. The results seem to indicate that annual hyphal colonization is increased, while the number of vesicles is reduced. This might be due to a transport of resources from the vesicles to extraradical developing spores at the end of the year. P. lanceolata generally showed the highest colonization values and there seems to be an indirect correlation of fungal hyphae and phosphate concentration with H. lanatus.
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