Investigation of the effects of beneficial soil fungi on the boron toxicity tolerance and root traits of wheat grown in soilless culture

Abstract

Bor (B), sağlıklı bir büyüme için bitkilerin belirli bir miktarda ihtiyaç duyduğu bir esansiyel mikrobesindir. Bitkiler için elementin eksikliği ve toksisitesi arasındaki aralık son derece dardır ve hem yetersiz hem de gereğinden fazla B tedariği verimi sınırlar ve kaliteyi düşürür. Faydalı toprak mikroorganizmalarının tarımda kullanımı, toprak ve mahsul verimliliğini artırmanın çevresel açıdan sürdürülebilir yolları olarak son zamanlarda oldukça dikkat çekmiştir. Çalışmalar, rizobakteriler, arbusküler mikorizal mantarlar ve Piriformospora indica gibi simbiyotik mantarlar ve diğer faydalı mikroorganizmaların konak bitkilere artan büyüme ve verim, gelişmiş haşere ve hastalık direnci ve abiyotik streslere karşı artan tolerans gibi faydalar sağlayabileceğini göstermiştir. Bu çalışma, arbusküler mikoriza (AM) veya Piriformospora indica ile kolonizasyonunun Bor (B) toksisite stresine maruz kalan ve sözde-hidroponik sistemde büyütülen buğday bitkilerinin kök özellikleri ve stres toleransı üzerindeki etkilerini gözlemlemek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, büyüme üzerindeki etkinin, abiyotik stres toleransına bağlı tepkilerin ve kök morfolojisindeki değişikliklerin AM ve P. indica kolonizasyonu arasında farklılık gösterdiğini belirtmiştir. P. indica, AM'ye kıyasla büyümeyi destekleme açısından daha iyi performans göstermiştir. AM ile kolonizasyon, kök uzunluğunu, yüzey alanını ve uç sayısını azaltarak kök mimarisinde önemli değişikliklere neden olmuştur; bu sırada P. indica kolonizasyonu, kök uzunluğu veya yüzey alanı üzerinde hiçbir etki göstermemiştir, ancak kolonize bitkilerde ortalama kök çapı ve uç sayısının daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Bitki beslenmesi üzerinde etkiler ve antioksidan enzimlerin aktiviteleri arasında da büyük farklılıklar tespit edilmiştir.

Boron (B) is an essential micronutrient which is required in certain amounts for a healthy plant growth. The range between deficiency and toxicity of the element for plants is extremely narrow and both inadequate and excessive B supply limit yield and diminish quality. Recently, beneficial soil microorganisms have gotten a lot of attention as environmentally sustainable ways to boost soil fertility and crop productivity. Studies have shown that microorganisms such as rhizobacteria, arbuscular mycorrhizal fungi, other symbiotic fungi such as Piriformospora indica can provide benefits to their host plants such as increased growth and yield, improved pest and disease resistance and increased tolerance to abiotic stresses. The aim of this study was to observe the effects of colonization by arbuscular mycorrhiza (AM) or Piriformospora indica on the root traits and stress tolerance of wheat plants that were exposed to Boron (B) toxicity stress, grown in pseudo-hydroponic system. Results showed that the effect on growth, responses related to abiotic stress tolerance, and alterations in root morphology differed between AM and P. indica colonization. P. indica performed better in respect to growth promotion, compared to AM. Colonization with AM caused considerable changes in root architecture by reducing root length, surface area and tip number; P. indica colonization showed no effect on root length or surface area but average root diameter and number of tips were higher in colonized plants. Major differences between effects on nutritional status and activities of antioxidative enzymes were also detected.