Effect of Arbuscular Mycorrhiza Fungi on Transpiration and Leaf Water Potential in Drought-Stressed Maize

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Heroux, Kelly Mae:
Effect of Arbuscular Mycorrhiza Fungi on Transpiration and Leaf Water Potential in Drought-Stressed Maize.
Bayreuth , 2022 . - III, 29 S.
(Masterarbeit, 2021 , Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften)

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Abstract

Stomata behavior has profound implications for water fluxes between soil and the atmosphere. It remains unknown what exactly triggers stomata closure when there is a soil water deficit. Meanwhile, it is understood that arbuscular mycorrhizae fungi (AMF) improve the water retention quality of soils and root water uptake. The objective of this study was to demonstrate a link between the influence of AMF on the water status of maize plants when exposed to drought. It was hypothesized that soils in the rhizosphere of plants inoculated with AMF have a less severe drop in soil matric potential, allowing for increased and extended water uptake at the soil-root interface during soil drying, and subsequently, as soil dried, an enhanced plant water status would be observed for inoculated plants. To test these hypotheses, measurements were taken of transpiration rates, soil water content, leaf water potential, above- and belowground biomass, and root morphology of maize grown with and without AMF inoculation and exposed to drought conditions. The results demonstrated that, as soil dried, AMF symbiosis allowed for a more gradual decline of leaf water potential, facilitating both higher and sustained transpiration rates when compared with plants grown without AMF inoculation. It is concluded that AMF supported Data fields EPub Bayreuth maintaining the hydraulic continuity between maize roots and drying soils, reducing the drop in matric potential at the root-soil interface. These findings express the importance in linking AMF colonization with plant hydraulics and stomatal conductance to improve plant resistance to drought, as well as supporting more precise predictions of plant response to soil drying, especially in the face of climate change.

Abstract in weiterer Sprache

Das Verhalten der Spaltöffnungen hat tiefgreifende Auswirkungen auf die Wasserflüsse zwischen Boden und Atmosphäre. Es ist nach wie vor unbekannt, was genau das Schließen der Stomata bei einem Wasserdefizit im Boden auslöst. Inzwischen weiß man, dass arbuskuläre Mykorrhizapilze (AMF) die Wasserrückhaltequalität des Bodens und die Wasseraufnahme der Wurzeln verbessern. Ziel dieser Studie war es, einen Zusammenhang zwischen dem Einfluss von AMF auf den Wasserstatus von Maispflanzen bei Trockenheit aufzuzeigen. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass die Böden in der Rhizosphäre von Pflanzen, die mit AMF geimpft sind, einen weniger starken Rückgang des Matrixpotentials des Bodens aufweisen, was eine erhöhte und verlängerte Wasseraufnahme an der Boden-Wurzel-Grenzfläche während des Austrocknens des Bodens ermöglicht, und dass anschließend, wenn der Boden trocknet, ein verbesserter Wasserstatus der geimpften Pflanzen zu beobachten ist. Um diese Hypothesen zu prüfen, wurden die Transpirationsraten, der Bodenwassergehalt, das Wasserpotenzial der Blätter, die ober- und unterirdische Biomasse sowie die Wurzelmorphologie von Mais mit und ohne AMF-Impfung unter Trockenheitsbedingungen gemessen. Die Ergebnisse zeigten, dass die AMF-Symbiose beim Austrocknen des Bodens zu einem langsameren Rückgang des Wasserpotenzials der Blätter führte und im Vergleich zu Pflanzen, die ohne AMFInokulation angebaut wurden, sowohl höhere als auch anhaltende Transpirationsraten ermöglichte. Daraus wird geschlossen, dass AMF die Aufrechterhaltung der hydraulischen Kontinuität zwischen Maiswurzeln und austrocknenden Böden unterstützte und so den Rückgang des Matrixpotenzials an der Wurzel-Boden-Grenzfläche verringerte. Diese Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, die AMFKolonisierung mit der Pflanzenhydraulik und der stomatären Leitfähigkeit zu verknüpfen, um die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegen Trockenheit zu verbessern und genauere Vorhersagen über die Reaktion der Pflanzen auf Bodentrockenheit zu ermöglichen, insbesondere im Hinblick auf den Klimawandel.