Protists are key players in the utilization of protein nitrogen in the arbuscular mycorrhizal hyphosphere

IF 8.3 1区生物学 Q1 PLANT SCIENCES

New Phytologist Pub Date : 2025-04-22 DOI:10.1111/nph.70153

Anukool Vaishnav, Martin Rozmoš, Michala Kotianová, Hana Hršelová, Petra Bukovská, Jan Jansa

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Abstract

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原生动物是利用树胶菌根下层中蛋白质氮的关键角色

研究多营养相互作用（包括AMF、细菌和原生生物）可以提高我们对有机氮矿化及其进一步同化到植物中的理解。然而，由于缺乏能够最终区分真菌共生体和其他相关生物功能的实验系统，此类研究面临挑战（Hoysted等人，2023）。这种区别是显著的，因为越来越多的证据表明，AMF菌丝与各种营养矿化微生物和菌丝圈中的特定原生生物相关联，在那里它们可能竞争来自土壤有机来源的营养(Kuzyakov &amp；徐,2013;Jansa等人，2018；Duan等，2024；Zhang等人，2024)。我们小组最近的实验提高了我们对植物如何从土壤中有机来源获得氮的理解，特别是通过AMF，在与土壤相关的细菌和原生生物的帮助下。在bukovsk<e:1>等人（2018）中，我们证明了在复杂土壤微生物群落存在的情况下，根外AMF菌丝可以从几丁质和三叶草生物量中获得大量氮，并将其转移到植物中。我们发现AMF菌丝比那些只接受矿物质营养源的菌丝更能定植有机斑块。然而，实验设计不允许进一步了解特定菌丝微生物与AMF菌丝之间在探索有机氮源方面的相互作用。后来，在Rozmoš et al.（2022）中，我们发现，在AMF丝球中单独存在或与原生生物一起存在几丁质分解细菌，可以增强植物从几丁质中吸收N。我们还观察到一些菌株对AMF菌丝在几丁质室中的发育有积极的影响。然而，尚待测试的是反向相互作用，即AMF如何影响有机斑块中其他微生物的丰度。上述发现提出了几个问题：AMF菌丝如何影响菌丝球中细菌和原生生物的生长？这种效应是否促进了菌丝对有机氮的利用？考虑到土壤有机氮的化学异质性，菌丝是否可以从菌丝圈中获得不同的N化合物？如果是这样，不同的生物体在多大程度上影响这些不同化合物的获取？在这项研究中，我们旨在通过利用根噬菌（Błaszk）的单氧共生培养来解决这些研究问题。， Wubet, Renker &；Buscot;C. Walker &；A. sch<s:1> ßler)，与Ri t - dna转化的菊苣根有关。与无机氮（NH4Cl）相比，我们采用了稳定的15N同位素标记来追踪氮从无根斑块通过菌根（菌丝）途径从蛋白质和几丁质转移到根的过程，同时也考虑了细菌的存在(Paenibacillus chitinolyticus Kuroshima等，1996；Lee et al., 2004)和一个原生生物（Polysphondylium pallidum Olive）。我们试图验证两个特定的假设：(1)将具有几丁质分解和蛋白质分解能力的细菌与原生生物一起引入提供有机氮的微球中，可以提高几丁质和蛋白质中N的释放速度。反过来，这将导致AMF菌丝从有机库中吸收氮的改善，并随后将这些氮转移到根中。(2) AMF的存在会增加菌丝球中细菌和原生生物的丰度。为了验证这些假设，我们设计了一个新的微观世界系统，其中有一个根室和三个根室，并通过不同的氮源进行修正。只有AMF菌丝被允许与丝球室接触。我们还控制了这些区室中原生生物的存在，以评估它们在氮矿化和/或AMF从各种氮源获取氮中的作用。

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来源期刊

New Phytologist 生物-植物科学

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期刊介绍： New Phytologist is an international electronic journal published 24 times a year. It is owned by the New Phytologist Foundation, a non-profit-making charitable organization dedicated to promoting plant science. The journal publishes excellent, novel, rigorous, and timely research and scholarship in plant science and its applications. The articles cover topics in five sections: Physiology & Development, Environment, Interaction, Evolution, and Transformative Plant Biotechnology. These sections encompass intracellular processes, global environmental change, and encourage cross-disciplinary approaches. The journal recognizes the use of techniques from molecular and cell biology, functional genomics, modeling, and system-based approaches in plant science. Abstracting and Indexing Information for New Phytologist includes Academic Search, AgBiotech News & Information, Agroforestry Abstracts, Biochemistry & Biophysics Citation Index, Botanical Pesticides, CAB Abstracts®, Environment Index, Global Health, and Plant Breeding Abstracts, and others.