Date of Award

Summer 5-1-2015

Document Type

Dissertation

Degree Name

Doctor of Philosophy (PhD)

First Advisor

Dr. Elke Neumann

Second Advisor

Dr. Shyam S. Kurup

Third Advisor

Dr. Khaled Abbas El Tarabily

Abstract

Arbuscular mycorrhiza are obligate symbionts that live in association with most plant roots. The fungal mycelium extracts nutritional elements from the soil, and supplies these to plants in exchange for plant photoassimilates. The present study investigated the effects of root colonization by arbuscular mycorrhizal fungi on growth and nutrient uptake of tomato (Solanum lycopersicum L.) and Sudan grass (Sorghum bicolor L.) exposed to topsoil salinity through a horizontal split-root set-up. Roots in the upper compartment were exposed to substrate salinity, while lower compartment roots had access to non-saline nutrient solution. Despite roots being well-colonized by mycorrhizal fungi, there was no difference between mycorrhizal and non-mycorrhizal plants in growth, nutrient and water uptake. The results of this study cannot support the hypothesis that mycorrhiza fungal root colonization facilitates host plant uptake of nitrogen, phosphorus, potassium and water from saline soil. Negative effects of salinity on the functioning of the mycorrhizal symbiosis, or a poor functional compatibility of the symbiotic partners under prevailing experimental conditions might be reasons for this. In another experimental approach, effects of partial rootzone salinity and partial rootzone drying on growth and nutrient uptake of young, mycorrhizal, clonal date palms (Phoenix dactylifera L.) were compared. Horizontal split root containers were used in this approach, with either topsoil or subsoil roots exposed to salinity or drought. Results from this experiment suggest that mycorrhizal date palms grow better and show a higher extent of mycorrhiza fungal root colonization when exposed to partial rootzone drying compared with partial rootzone salinity. However, plants exposed to subsoil salinity had a higher water use efficiency compared with the other partial rootzone stress treatments, eventually due to water saving mechanisms induced upon exposure of roots to a low osmotic potential. In addition to these experiments, a wide range of grafting techniques were tested on seedlings of Prosopis sp. for the production of double rooted grafts to be used in a vertical split-root assembly. In vitro grafting approaches produced the highest rate of success and this technique could be tested and developed further in future studies.

Comments

التطور الوظيفي لفطر الميكورايزا فى النظم الجذرية تحت ظروف الملوحة غير الموحدة الملخص تتأثر الجذور في معظم النباتات بعلاقة تكافلية مع الفطريات المايكورايزية، التي تشكل بدورها شبكة كثيفة من الخيوط الفطرية حول جذر النبات المتكافل معه. فتعمل هذه الفطريات على استخلاص ونقل العناصر الغذائية من التربة إلى النبات مقابل الحصول على الطاقة. لقد قامت هذه الدراسة بالتحري عن الدور الذي تلعبه الجذور المستعمرة بفطر المايكورايزا " arbuscular mycorrhizal " في عملية التغذية والنمو لكل من نبات الطماطم " Solanum lycopersicum " وعشبة السودان " Sorghum bicolor "المعرضة لتأثير تملح التربة السطحية من خلال إجراء فصل أفقي للجذور النباتية. لقد تم تعريض الجذور في الجزء العلوي من الأواني الحاوية لملوحة تحت سطحية، بينما تم تعريض الجذور في الجزء السفلي للأواني لمحلول غذائي غير ملحي. وعلى الرغم من أن الجذور النباتية كانت مستعمرة بشكل جيد من قبل فطر المايكورايزا إلى إنه لم يتم ملاحظة أي فروقات بين الجذور المستعمرة وغير المستعمرة من حيث النمو والتغذية وامتصاص المياه. وبناءً على ذلك فإن الدراسة لا تستطيع دعم النظرية التي تؤيد الدور التكافلي الذي يلعبه هذا الفطر في مساعدة النبات المضيف على امتصاص كل من النيتروجين و الفوسفور و البوتاسيوم والماء من التربة المملحة. قد يعود السبب في ذلك إلى عدم وجود توافق وظيفي في العلاقة التكافلية تحت ظروف إجراء هذه التجربة. وفي إطار تجربةٍ أخرى تمت مقارنة تأثير كل من التملح والجفاف الجزئيين للنظم الجذرية على عملية نمو وامتصاص المواد الغذائية في فسائل النخيل " Phoenix dactylifera " المستعمرة من قبل هذا الفطر. وفي هذا الصدد فقد تم استخدام طريقة الفصل الأفقي للمحتوى الجذري، إما بتعريض الجزء العلوي أو السفلي للجذور للتملح أو الجفاف. وقد كانت نتيجة هذه التجربة بأن فطر المايكورايزا قد قام بدور إيجابي في عملية نمو أشجار النخيل وذلك عند تعريض الجذور لظروف الجفاف الجزئي بالمقارنة مع التملح الجزئي. وفي المقابل فقد أظهرت النباتات المعرضة لظروف التملح التحت سطحي فعالية أعلى في استخدام المياه بالمقارنة بالمعاملات المعرضة لظروف الجفاف الجزئي للجذور النباتية. ويعود السبب في هذا إلى تحسين آليات توفير المياه عند تعريض الجذور لمعدل منخفض للجهد التناضحي. وبالإضافة للتجارب السابقة فقد تم اختبار العديد من المحاولات في مجال تقنيات ix التطعيم المطبقة على أصناف أشجار الغاف " Prosopis "، وذلك بهدف إنتاج جذور مطعمة ثنائية ليتم استعمالها في النظام العمودي للفصل الجزئي للجذور. وقد أظهرت مناهج التطعيم المخبرية أفضل معدلات النجاح، مما يجعل هذا المنهج منهجاً موصى به وصالح للمزيد من التطوير في الدراسات المستقبلية.

Download

Included in

Agriculture Commons

Share

COinS