Published July 16, 2019
| Version v1
Publication
Open
Rhizophagus irregularis MUCL 41833 Improves Phosphorus Uptake and Water Use Efficiency in Maize Plants During Recovery From Drought Stress
Creators
- 1. UCLouvain
- 2. Institut National de la Recherche Agronomique
- 3. University of Sousse
Description
Irregular precipitations are likely to affect maize production in the future. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) have been reported to increase maize resistance to drought, but their role on the short-term inorganic phosphorus (Pi) uptake, leaf gas exchange parameters and water content during recovery after drought remains poorly understood. Here, we investigated these parameters in maize plants colonized or not by Rhizophagus irregularis MUCL 41833. The mycorrhizal (M) and non-mycorrhizal (NM) plants were grown for a 3-week period in a circulatory semi-hydroponic cultivation system and were submitted to well-, moderately- or poorly-watered conditions (WW, MW and PW, respectively), the two latter conditions corresponding to moderate and severe droughts. The plants were then watered at field capacity for 42 h with a Pi impoverished Hoagland nutrient solution and the dynamic of Pi depletion in the nutrient solution, corresponding to Pi uptake/immobilization by the maize-AMF associates, was evaluated at 0, 9, 21 and 42 h. The CO2 assimilation rate (A), stomatal conductance (gs), transpiration (E) and instantaneous water use efficiency (WUEi) were also assessed at 0 and 42 h of circulation. Plant biomass, plant water content, phosphorus concentration and content, and leaf relative water content were evaluated at harvest. During recovery, Pi uptake was significantly higher in M versus NM plants whatever the water regime (WR) applied before recovery. AMF did not affect leaf gas exchange parameters before recovery but modulated gs and E, and improved WUEi after 42 h of recovery. At harvest, no significant difference in dry biomass was found between M and NM plants but shoot fresh weight was significantly higher in M plants. This resulted in an increased shoot water content in M plants grown in the MW and PW treatments. Surprisingly, leaf relative water content was significantly lower in M plants when compared with NM plants. Finally, P content and concentration were significantly higher in roots but not in shoots of M plants. Our results suggested that AMF can play a role in drought resistance of maize plants by increasing the Pi uptake and WUEi during recovery after drought stress.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
من المرجح أن تؤثر الترسبات غير المنتظمة على إنتاج الذرة في المستقبل. تم الإبلاغ عن أن الفطريات الفطرية الجذرية الشجرية (AMF) تزيد من مقاومة الذرة للجفاف، ولكن دورها في امتصاص الفوسفور غير العضوي على المدى القصير (Pi)، ومعلمات تبادل غاز الأوراق ومحتوى الماء أثناء التعافي بعد الجفاف لا يزال غير مفهوم. هنا، قمنا بالتحقيق في هذه المعلمات في نباتات الذرة المستعمرة أو غير المستعمرة من قبل Rhizophagus irregularis MUCL 41833. تمت زراعة النباتات الفطرية الجذرية (M) وغير الجذرية (NM) لمدة 3 أسابيع في نظام زراعة شبه مائية دائرية وتم إخضاعها لظروف جيدة أو معتدلة أو سيئة المياه (WW، MW و PW، على التوالي)، والشرطين الأخيرين يقابلان الجفاف المعتدل والشديد. ثم تم سقي النباتات بسعة حقلية لمدة 42 ساعة باستخدام محلول مغذيات هوغلاند الفقير Pi وتم تقييم ديناميكية استنفاد Pi في محلول المغذيات، المقابلة لامتصاص/تجميد Pi من قبل شركاء الذرة- AMF، عند 0 و 9 و 21 و 42 ساعة. كما تم تقييم معدل امتصاص ثاني أكسيد الكربون (A)، والتوصيل الفموي (gs)، والنتح (E) وكفاءة استخدام المياه الفورية (WUEi) عند 0 و 42 ساعة من الدوران. تم تقييم الكتلة الحيوية النباتية، ومحتوى ماء النبات، وتركيز الفوسفور ومحتواه، والمحتوى المائي النسبي للأوراق عند الحصاد. أثناء الاسترداد، كان امتصاص Pi أعلى بكثير في محطات M مقابل NM مهما كان نظام المياه (WR) المطبق قبل الاسترداد. لم يؤثر AMF على معلمات تبادل الغاز الورقي قبل الاسترداد ولكنه عدل gs و E، وحسن WUEi بعد 42 ساعة من الاسترداد. في موسم الحصاد، لم يتم العثور على فرق كبير في الكتلة الحيوية الجافة بين نباتات M و NM ولكن كان الوزن الطازج أعلى بكثير في نباتات M. أدى ذلك إلى زيادة محتوى ماء الشرب في نباتات M المزروعة في معالجات MW و PW. ومن المثير للدهشة أن المحتوى المائي النسبي للأوراق كان أقل بكثير في نباتات M عند مقارنته بنباتات NM. أخيرًا، كان محتوى وتركيز P أعلى بكثير في الجذور ولكن ليس في براعم نباتات M. أشارت نتائجنا إلى أن AMF يمكن أن تلعب دورًا في مقاومة الجفاف لنباتات الذرة من خلال زيادة امتصاص Pi و WUEi أثناء التعافي بعد إجهاد الجفاف.Translated Description (French)
Des précipitations irrégulières sont susceptibles d'affecter la production de maïs à l'avenir. Il a été rapporté que les champignons mycorhiziens arbusculaires (FMA) augmentent la résistance du maïs à la sécheresse, mais leur rôle sur l'absorption à court terme du phosphore inorganique (Pi), les paramètres d'échange gazeux des feuilles et la teneur en eau pendant la récupération après la sécheresse reste mal compris. Ici, nous avons étudié ces paramètres dans des plants de maïs colonisés ou non par Rhizophagus irregularis MUCL 41833. Les plantes mycorhiziennes (M) et non mycorhiziennes (NM) ont été cultivées pendant une période de 3 semaines dans un système de culture circulatoire semi-hydroponique et ont été soumises à des conditions bien, modérément ou mal arrosées (WW, MW et PW, respectivement), ces deux dernières conditions correspondant à des sécheresses modérées et sévères. Les plantes ont ensuite été arrosées au champ pendant 42 h avec une solution nutritive de Hoagland appauvrie en Pi et la dynamique de l'appauvrissement en Pi dans la solution nutritive, correspondant à l'absorption/immobilisation du Pi par les associés maïs-AMF, a été évaluée à 0, 9, 21 et 42 h. Le taux d'assimilation du CO2 (A), la conductance stomatique (gs), la transpiration (E) et l'efficacité instantanée de l'utilisation de l'eau (WUEi) ont également été évalués à 0 et 42 h de circulation. La biomasse végétale, la teneur en eau de la plante, la concentration et la teneur en phosphore et la teneur en eau relative des feuilles ont été évaluées au moment de la récolte. Pendant la récupération, l'absorption de Pi était significativement plus élevée dans les plantes M par rapport aux plantes NM, quel que soit le régime de l'eau (WR) appliqué avant la récupération. L'AMF n'a pas affecté les paramètres d'échange gazeux des feuilles avant la récupération, mais a modulé gs et E et amélioré WUEi après 42 h de récupération. À la récolte, aucune différence significative dans la biomasse sèche n'a été trouvée entre les plantes M et NM, mais le poids frais des pousses était significativement plus élevé chez les plantes M. Cela a entraîné une augmentation de la teneur en eau des pousses dans les plantes M cultivées dans les traitements MW et PW. Étonnamment, la teneur relative en eau des feuilles était significativement plus faible chez les plantes M par rapport aux plantes NM. Enfin, la teneur et la concentration en P étaient significativement plus élevées dans les racines mais pas dans les pousses des plantes M. Nos résultats suggèrent que l'AMF peut jouer un rôle dans la résistance à la sécheresse des plants de maïs en augmentant l'absorption de Pi et de WUEi pendant la récupération après un stress de sécheresse.Translated Description (Spanish)
Es probable que las precipitaciones irregulares afecten a la producción de maíz en el futuro. Se ha informado que los hongos micorrízicos arbusculares (AMF) aumentan la resistencia del maíz a la sequía, pero su papel en la absorción de fósforo inorgánico (Pi) a corto plazo, los parámetros de intercambio de gases en las hojas y el contenido de agua durante la recuperación después de la sequía sigue siendo poco conocido. Aquí, investigamos estos parámetros en plantas de maíz colonizadas o no por Rhizophagus irregularis MUCL 41833. Las plantas micorrizales (M) y no micorrizales (NM) se cultivaron durante un período de 3 semanas en un sistema de cultivo semihidropónico circulatorio y se sometieron a condiciones de riego bueno, moderado o deficiente (WW, MW y PW, respectivamente), las dos últimas condiciones corresponden a sequías moderadas y severas. Luego, las plantas se regaron a capacidad de campo durante 42 h con una solución de nutrientes Hoagland empobrecida en Pi y se evaluó la dinámica de agotamiento de Pi en la solución de nutrientes, correspondiente a la captación/inmovilización de Pi por los asociados de maíz-AMF, a las 0, 9, 21 y 42 h. La tasa de asimilación de CO2 (A), la conductancia estomática (gs), la transpiración (E) y la eficiencia del uso instantáneo del agua (WUEi) también se evaluaron a las 0 y 42 h de circulación. La biomasa vegetal, el contenido de agua vegetal, la concentración y el contenido de fósforo y el contenido de agua relativo de las hojas se evaluaron en la cosecha. Durante la recuperación, la absorción de Pi fue significativamente mayor en las plantas M frente a NM, independientemente del régimen de agua (WR) aplicado antes de la recuperación. AMF no afectó los parámetros de intercambio de gases de la hoja antes de la recuperación, pero moduló gs y E, y mejoró WUEi después de 42 h de recuperación. En la cosecha, no se encontraron diferencias significativas en la biomasa seca entre las plantas M y NM, pero el peso fresco del brote fue significativamente mayor en las plantas M. Esto dio como resultado un mayor contenido de agua de brote en las plantas M cultivadas en los tratamientos MW y PW. Sorprendentemente, el contenido relativo de agua en las hojas fue significativamente menor en las plantas M en comparación con las plantas NM. Finalmente, el contenido y la concentración de P fueron significativamente mayores en las raíces, pero no en los brotes de las plantas M. Nuestros resultados sugirieron que la AMF puede desempeñar un papel en la resistencia a la sequía de las plantas de maíz al aumentar la absorción de Pi y WUEi durante la recuperación después del estrés por sequía.Files
pdf.pdf
Files
(626.6 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:f48aa4631458e9eb3f4d290d22824463
|
626.6 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يحسن Rhizophagus irregularis MUCL 41833 امتصاص الفوسفور وكفاءة استخدام المياه في نباتات الذرة أثناء التعافي من إجهاد الجفاف
- Translated title (French)
- Rhizophagus irregularis MUCL 41833 améliore l'absorption de phosphore et l'efficacité de l'utilisation de l'eau dans les plants de maïs pendant la récupération du stress dû à la sécheresse
- Translated title (Spanish)
- Rhizophagus irregularis MUCL 41833 Mejora la absorción de fósforo y la eficiencia del uso del agua en las plantas de maíz durante la recuperación del estrés por sequía
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2956249330
- DOI
- 10.3389/fpls.2019.00897
References
- https://openalex.org/W127395426
- https://openalex.org/W134386632
- https://openalex.org/W1512871475
- https://openalex.org/W1551703914
- https://openalex.org/W1812582463
- https://openalex.org/W1866649952
- https://openalex.org/W1967929771
- https://openalex.org/W1977819499
- https://openalex.org/W1981043043
- https://openalex.org/W1985324652
- https://openalex.org/W1993130424
- https://openalex.org/W2012548141
- https://openalex.org/W2017849232
- https://openalex.org/W2021049034
- https://openalex.org/W2021926291
- https://openalex.org/W2022161134
- https://openalex.org/W2022457059
- https://openalex.org/W2026924144
- https://openalex.org/W2026982395
- https://openalex.org/W2033448464
- https://openalex.org/W2033653847
- https://openalex.org/W2035777827
- https://openalex.org/W2037923936
- https://openalex.org/W2041365660
- https://openalex.org/W2044342120
- https://openalex.org/W2048903895
- https://openalex.org/W2053842987
- https://openalex.org/W206502732
- https://openalex.org/W2069466983
- https://openalex.org/W2073074633
- https://openalex.org/W2086183454
- https://openalex.org/W2098078648
- https://openalex.org/W2100750602
- https://openalex.org/W2112047873
- https://openalex.org/W2118921617
- https://openalex.org/W2119624475
- https://openalex.org/W2133420601
- https://openalex.org/W2134652147
- https://openalex.org/W2144664637
- https://openalex.org/W2146106266
- https://openalex.org/W2154570711
- https://openalex.org/W2159470078
- https://openalex.org/W2172146206
- https://openalex.org/W2175307180
- https://openalex.org/W2186607636
- https://openalex.org/W2203262182
- https://openalex.org/W2275031385
- https://openalex.org/W2287977867
- https://openalex.org/W2400450278
- https://openalex.org/W2469993736
- https://openalex.org/W2526769052
- https://openalex.org/W2549531443
- https://openalex.org/W2572830851
- https://openalex.org/W2620848957
- https://openalex.org/W2744670685
- https://openalex.org/W2778727343
- https://openalex.org/W2792482912
- https://openalex.org/W2887231904
- https://openalex.org/W57865694