Detection of Arbuscular Mycorrhizal Fungi in the Roots of Strawberry Plants Fertilized with Organic Bioproducts

Summary In organic farming, mineral fertilizers are replaced by various preparations to stimulate plant growth and development. Introduction of new biopreparations into horticultural production requires an assessment of their effects on the growth and yielding of plants. Among the important indicators of the impact on plants of beneficial microorganisms contained in bioproducts is determination of their effectiveness in stimulating the growth and yielding of plants. Moreover, confirmation of the presence of arbuscular mycorrhizal (AM) fungi in the roots and plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) in the rhizosphere is also necessary. In addition to conventional methods, molecular biology techniques are increasingly used to allow detection and identification of AM fungi in plant roots. The aim of this study was identification and initial taxonomic classification of AM fungi in the roots of ‘Elkat’ strawberry plants fertilized with various biopreparations using the technique of nested PCR. Tests were performed on DNA obtained from the roots of ‘Elkat’ strawberry plants: not fertilized, treated with 10 different biopreparations, or fertilized with NPK. Amplification of the large subunit of ribosomal gene (LSU rDNA) was carried out using universal primers, and then, in the nested PCR reaction, primers specific for the fungi of the genera Glomus, Acaulospora, and Scutellospora were used. Colonization of strawberry roots by arbuscular mycorrhizal fungi was determined on the basis of the presence of DNA fragments of a size corresponding to the types of the fungi tested for. As a result of the analyses, the most reaction products characterizing AM fungi were found in the roots of plants treated with the preparation Florovit Eko. The least fragments characteristic of AM fungi were detected in the roots of plants fertilized with NPK, which confirms the negative impact of mineral fertilizers on the occurrence of mycorrhizal fungi in the roots of strawberry plants. The roots of plants fertilized with Tytanit differed from the control plants by the presence of one of the clusters of fungi of the genus Glomus and by the absence of a cluster of fungi of the genus Scutellospora. In the roots of plants treated with other biopreparations there were reaction products indicating the presence of fungi of the genera Glomus, Scutellospora and Acaulospora, like in the roots of the control plants. The results will be used to assess the suitability of microbiologically enriched biopreparations in horticultural production. Streszczenie W rolnictwie ekologicznym stosuje się preparaty stymulujące wzrost i rozwój roślin, co zastępuje nawożenie mineralne. Wprowadzanie nowych biopreparatów do produkcji ogrodniczej wymaga oceny ich wpływu na wzrost i plonowanie roślin. Ważnym wskaźnikiem oddziaływania bioproduktów jest określenie obecności w korzeniach roślin arbuskularnych grzybów mikoryzowych (AMF). Do wykrywania grzybów AMF w korzeniach roślin, oprócz metod konwencjonalnych, stosuje się coraz częściej techniki biologii molekularnej, które umożliwiają wykrycie i zidentyfikowanie grzybów AMF w korzeniach roślin. Celem pracy była identyfikacja oraz wstępna klasyfikacja taksonomiczna grzybów AMF w korzeniach roślin truskawki ‘Elkat’, nawożonych biopreparatami przy użyciu techniki zagnieżdżonego PCR. Testy przeprowadzono na DNA uzyskanym z korzeni roślin truskawki odmiany Elkat, nienawożonych, traktowanych 10 biopreparatami oraz nawożonych NPK. Przeprowadzono amplifikację fragmentu dużej podjednostki genu rybosomalnego (LSU rDNA) z użyciem starterów uniwersalnych, a następnie w reakcji zagnieżdżonego PCR zastosowano startery specyficzne dla grzybów z rodzajów Glomus, Acaulospora i Scutellospora. Zasiedlenie korzeni truskawki przez arbuskularne grzyby mikoryzowe określano na podstawie obecności fragmentów DNA o wielkości odpowiedniej dla testowanych rodzajów grzybów. W wyniku przeprowadzonych analiz najwięcej produktów reakcji charakteryzujących grzyby AMF stwierdzono w korzeniach roślin traktowanych preparatem Florovit Eko. Najmniej fragmentów charakterystycznych dla grzybów AMF wykryto w korzeniach roślin nawożonych NPK, co potwierdza negatywny wpływ nawożenia mineralnego na występowanie grzybów mikoryzowych w korzeniach roślin truskawki. W korzeniach roślin nawożonych Tytanitem obserwowano obecność jednej z grup grzybów z rodzaju Glomus oraz brak jednej grupy grzybów z rodzaju Scutellospora w porównaniu do korzeni roślin kontrolnych. W korzeniach roślin traktowanych innymi biopreparatami stwierdzono produkty reakcji charakteryzujące grzyby z rodzajów Glomus, Scutellospora i Acaulospora, podobnie jak w korzeniach roślin kontrolnych. Uzyskane wyniki posłużą do oceny przydatności biopreparatów w produkcji ogrodniczej