Mycorrhizal fungi and nitrogen dynamics in drained peatland

Fungi have a fundamental role in carbon and nutrient transformations in the acids soils of boreal regions, such as peatlands, where high amounts of carbon (C) and nutrients are stored in peat, the pH is relatively low and the nutrient uptake of trees is highly dependent on mycorrhizae. In this thesis, the aim was to examine nitrogen (N) transformations and the availability of dissolved N compounds in forestry-drained peatlands, to compare the fungal community biomass and structure at various peat N levels, to investigate the growth of ectomycorrhizal fungi with variable P and K availability and to assess how the ectomycorrhizal fungi (ECM) affect N transformations. Both field and laboratory experiments were carried out. The peat N concentration did not affect the soil fungal community structure within a site. Phosphorus (P) and potassium (K) deficiency of the trees as well as the degree of decomposition and dissolved organic nitrogen (DON) concentration of the peat were shown to affect the fungal community structure and biomass of ECMs, highlighting the complexity of the below ground system on drained peatlands. The biomass of extrametrical mycorrhizal mycelia (EMM) was enhanced by P and/or K deficiency of the trees, and ECM biomass in the roots was increased by P deficiency. Thus, PK deficiency in drained peatlands may increase the allocation of C by the tree to ECMs. It was also observed that fungi can alter N mineralization processes in the rhizosphere but variously depending on fungal species and fertility level of peat. Gross N mineralization did not vary but the net N mineralization rate significantly increased along the N gradient in both field and laboratory experiments. Gross N immobilization also significantly increased when the peat N concentration increased. Nitrification was hardly detectable in either field or laboratory experiments. During the growing season, dissolved inorganic N (DIN) fluctuated much more than the relatively stable DON. Special methodological challenges associated with sampling and analysis in microbial studies on peatlands are discussed.

Mykorritsa fosforin kierrättäjänä

Suomen maatalousmaihin kertynyttä fosforia hyödynnetään tehottomasti, ja samalla muokkauskerroksen suuri fosforimäärä on alttiina huuhtoutumiselle. Arbuskelimykorritsaa (AM) hyödyntämällä on mahdollista tehostaa viljelykasvin fosforinottoa ja kasvua, ja siten vähentää fosforin huuhtoutumista. Tämän tutkielman tavoitteena oli selvittää mykorritsan vaikutus kasvin kasvuun ja fosforinottoon karjanlantalannoituksella mineraalilannoitukseen verrattuna sekä näiden lannoitusten pitkäaikaisvaikutusta AM-sieniyhteisöihin. Jotta lannoituskäytäntöjen vaikutus mykorritsaan voitiin suhteuttaa muihin maan laatutekijöihin, näiden käytäntöjen vaikutus myös satomääriin sekä muihin maan laatumittareihin arvioitiin. Pitkäaikainen kenttäkoe perustettiin kolmelle paikkakunnalle Pohjois-Ruotsissa vuosina 1965–66. Kuusivuotinen viljelykierto koostui joko viisivuotisesta nurmesta ja ohrasta tai ohramonokulttuurista. Lannoituskäsittelyt 32-vuoden ajan olivat suositusten mukainen (NPK) ja edelliseen nähden kaksinkertainen (2NPK) mineraalilannoitus sekä karjanlantalannoitus (KL), jonka ravinnemäärä vastasi NPK -käsittelyä. Kolmen lannoituskäsittelyn vaikutusta mykorritsan tehokkuuteen kasvin kasvun ja fosforiravitsemuksen näkökulmasta tutkittiin astiakokeissa. Mykorritsasieniyhteisöjen toiminnallisten erojen selvittämiseksi tehtiin takaisin- ja ristiinsiirrostuskoe. (5 v-%) steriloitua maanäytettä NPK- ja KL -käsittelyistä siirrostettiin käsittelemättömiin maanäytteisiin, jotka olivat samoista lannoituskäsittelyistä. Mykorritsan positiivinen vaikutus kasvin kasvuun ja fosforiravitsemukseen oli suurin kun käytettiin karjanlantaa. NPK ja 2NPK -käsittelyiden välillä ei havaittu eroja. Takaisin- ja ristiinsiirrostuskokeessa ei ollut tilastollisesti merkitseviä eroja. Nurmi- ja ohrasadot olivat suurimmat kun mineraalilannoitetta annettiin suosituksiin nähden kaksinkertainen määrä. Satomäärät olivat yhtä suuret tai suuremmat kun käytettiin karjanlantaa NPK –lannoituksen sijaan. Karjanlantakäsittely lisäsi maaperän kokonaishiili- ja kokonaistyppipitoisuutta verrattuna NPK -käsittelyyn, joka sisälsi saman määrän ravinteita. Samalla huuhtoutumiselle altis liukoisen fosforin pitoisuus säilyi alhaisella tasolla. Karjanlanta edisti mykorritsan toimintaedellytyksiä, ja siksi mykorritsasta saatua hyötyä fosforinotossa ja kasvuvaikutuksena mineraalilannoitteisiin verrattuna, mutta se ei vaikuttanut mykorritsasieniyhteisön toiminnallisiin ominaisuuksiin. Karjanlantalannoitus paransi mitattuja maan ominaisuuksia kokonaisuudessaan, eikä se vähentänyt satoja.

Influence of metalaxyl on Glomus fasciculatum associated with wheat (Triticum aestivum L)

Soil incorporation of metalaxyl [methyl N-(2-methoxyacetyl)-N-(2,6,xylyl)-DL-alaninate] significantly enhanced root colonization of the vesicular-arbuscular (VA) mycorrhizal fungi Glomus fasciculatum associated with wheat. The stimulatory response of VA mycorrhizal fungi to low concentration of metalaxyl resulted in increased plant biomass production, nutrient uptake and grain yield of wheat. However, higher concentrations of metalaxyl, particularly 2.5 ppm of metalaxyl affected the mycorrhizal infection and seed yield of wheat, Addition of urban compost to an extent ameliorated the toxic effect of fungicide on VA mycorrhizal colonization, plant growth and yield of wheat when compared to unamended soil.

Studies of microbial abundances in mangrove habitat along the Karachi coast

Three species of bacteria, 8 species of fungi and 3 species of VAM-fungi were isolated from the soil substrata supporting Avicennia marina which comprises the majority of mangrove vegetation along the Karachi coast. The species abundances for fungi and bacteria were greater at one site (Sandspit) supporting healthy mangrove growth with soil pH 7.8, EC 16.2mmhos/cm², TSS 2.57% and available phosphorus 0.008% than at the other site (Korangi creek) with stunted growth of mangrove where the soil samples showed pH 7.9, EC 18.8mmhos/cm², TSS 1.45% and available phosphorus 0.001%. Symbiotic association by vasicular-arbuscular mycorrhizal (VAM) fungi in the roots of mangrove plants was also observed on a small scale at Korangi creek where the substratum was undergoing microbial degradation.

丛枝菌根真菌对异质性环境中克隆植物的影响

克隆植物同一基株的相连克隆分株或克隆片段常常生长在资源条件不同的斑块中，分株间形成克隆整合和克隆可塑性以及克隆分工等有效地获取必需资源的生态适应对策，提高在异质性斑块生境中的适合度，适应环境的异质性变化。但在以往的克隆植物生态学的理论研究中，为了研究的简化和方便，往往忽略了土壤中微生物的作用。丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza, AM)真菌是自然界中广泛存在的土壤微生物之一，可与大多数的高等植物形成共生菌根，影响植物的生长、发育及其在生态系统中的作用。 本文应用实验生态学方法，以蛇莓、狗牙根和白三叶为研究对象，在温室受控条件下，对异质养分斑块中的分株对接种AM真菌，探讨AM真菌对资源斑块中克隆植物的影响。 第一个实验设计单一磷养分斑块，以蛇莓(Duchesnea indica)和摩西球囊霉(Glomus mosseae)为研究对象，探讨丛枝AM真菌对克隆整合的影响。将蛇莓相连的两个分株，即分株对，分别种植在两个隔离的花盆中，各施以高磷和低磷营养液，保持或切断分株间匍匐茎连接，即间隔子，再将菌剂接种到低磷斑块中分株。结果发现间隔子状态和接菌处理都显著影响低磷斑块中蛇莓分株的根系生物量分配。对照处理中保持间隔子连接显著减少低磷斑块中分株生物量向根系的分配，接菌后这一差异显著减小。保持间隔子连接或接菌对高磷斑块中分株的根系生物量分配不显著。保持间隔子连接和接菌都显著增加低磷斑块分株的生物量在分株对生物量中所占比例，二者无显著交互作用。 第二个实验设计光照和养分斑块，以狗牙根(Cynodon dactylon)和摩西球囊霉为研究对象，探讨AM真菌对克隆植物非局域反应的影响。将狗牙根分株对的两个分株分别种植在两个花盆中，各施以光照强度与土壤养分交互斑块性环境条件，形成高养低光和高光低养斑块，保持或切断间隔子，再将菌剂接种到目标分株。结果发现对照处理中，间隔子状态显著影响分株的局域反应。高养斑块中保持间隔子连接的分株的根长显著大于间隔子断裂的分株的根长，高光斑块中保持间隔子连接的分株的根长显著小于间隔子断裂的分株的根长。高光斑块中保持间隔子连接的分株的叶面积显著大于间隔子断裂的分株的叶面积，间隔子状态对低光高养斑块分株的叶面积无显著影响。在低光高养斑块中，相对于间隔子断裂的分株，间隔子连接的分株将更多的生物量分配到根系，而在高光斑块中的分株则相反。这些都说明，无AM真菌侵染的情况下，狗牙根分株对的两个分株在实验中各自形成的克隆部分的分株形态反应都受到了克隆整合的作用，表现为非局域反应。接种AM真菌后，高光斑块中分株的根长和高养斑块中分株的叶面积在间隔子连接和断裂处理之间的差异显著减小。生物量分配的差异不受接菌的影响。对照处理中，高养斑块中间隔子连接的分株生物量和分株数显著高于间隔子断裂的分株，但高光斑块中分株之间无显著差异。接种AM真菌显著降低高养斑块中分株的生物量和分株数，对高光斑块中分株无显著影响。 第三个实验设计光照和养分交互斑块，以白三叶(Trifolium repens)和多种AM真菌为研究对象，探讨AM真菌及其多样性对克隆分工的影响。将间隔子连接(整合)或断裂(无整合)的白三叶分株对种植于光照强度和土壤养分交互斑块性资源条件下(即，高光低养和低光高养)，向分株对接种灭菌处理、单种或五种AM真菌的菌剂。结果发现，对照处理中，间隔子连接的分株对在光养交互斑块中与间隔子断裂的分株对相比较表现出克隆分工，即高光低养斑块中的分株的根系生物量分配增加，低光高养斑块中的分株的根系生物量分配减少。单菌处理没有影响对照处理中间隔子状态对分株对生物量分配的改变；多菌处理显著减小对照中生物量分配的改变；与单菌处理比较，多菌处理能显著减小生物量分配的改变。在高光低养斑块中，多菌处理显著抑制间隔子断裂分株的根生物量分配的增加。在低光高养斑块中，多菌处理完全抑制在对照处理中间隔子连接的分株的根生物量分配的增加。在对照处理中，间隔子连接分株的单叶面积、总叶面积、叶柄长、根长都与生物量分配趋势一致，表现出对丰富资源的特化。接菌处理能显著抑制这些形态指标的改变。多菌处理显著抑制这些指标的特化，并且抑制效果显著强于单菌处理。间隔子状态和AM真菌处理显著增加高光低养、低光高养斑块中分株及整个克隆片段的生物量和分株数。多菌处理抑制间隔子连接的克隆片段生物量和分株数增加。克隆片段的生物量和分株数在对照和单菌处理间无显著差异，在多菌处理中显著高于在单菌处理中。 以上三个实验说明，(1)AM真菌对克隆植物生长的影响与非克隆植物一样，受到植物种类和环境资源水平的影响；(2)AM真菌对异质性资源环境中克隆植物的影响由于植物不同而产生不同的效应；(3)提高AM真菌的多样性可能增强菌根对克隆植物的作用。 这些研究结果揭示出AM真菌与异质性环境中克隆植物整合作用、非局域反应和克隆分工作用的交互影响，表明克隆生长在生态系统中的重要性可由生物和非生物因素共同决定。

固氮树木丛枝菌根真菌(AMF)遗传多样性的研究

丛枝菌根是自然生态系统中分布最广的内生菌根，在促进植物生存与生长、植被恢复以及生物多样性保护等方面有着非常重要的作用。 随着现代分子生物学技术的不断发展，丛枝菌根真菌研究得到空前发展。大量DNA分析新技术在丛枝菌根真菌的分子遗传、分类鉴定、种间及种内亲缘关系、菌株持久性等方面得到应用，与传统菌根研究方法相比，表现出巨大的优越性。 本项研究利用分子生物学技术和研究方法对中国吉林长白山地区非豆科固氮植物以及东北地区固氮树木的丛枝菌根真菌DNA分子多态性及其与宿主植物之间的相互关系等进行初步研究，旨在利用分子生态学理论和研究方法揭示丛枝菌根真菌多样性及其与宿主植物之间相互适应和协同进化的一般规律，为更好地保护和利用这一重要的微生物资源提供理论依据。 通过比较与筛选，建立起丛枝菌根真菌痕量DNA快速、简便、高效的提取纯化方法——改良CTAB法。经PCR检测，所得DNA满足进一步研究的要求。 根据丛枝菌根真菌18s rRNA 小亚基核基因片段的特点，利用“科”特异性引物进行半巢式标记PCR (Labelled Primers-PCR，LP-PCR) 及单链构象多态性（Single-Stranded Conformation Polymorphism，SSCP）分析技术研究了长白山赤杨在属水平上表现出的多样性。另外，利用巢式PCR-RFLP技术，分别对来源于长白山不同海拔的四种赤杨菌根样品的AMF侵染情况及其系统进化进行了研究。利用AMF特异性PCR技术对我国东北地区四种非豆科树木和5种豆科树木菌根侵染情况和系统发育规律进行了研究 研究结果显示：赤杨根内AMF存在丰富的基因多样性。AMF的侵染有从宿主混乱性向宿主专一性发展的趋势。 长白山地区赤杨属植物至少有东北赤杨、西伯利亚赤杨和色赤杨三个树种在其“属”的水平上与共生的球囊霉科（Glomaceae）至少一个“种” 的丛枝菌根真菌，即根内球囊霉（Glomus intraradix），在“种”的水平上表现出不相关于宿主海拔高度的某种相互选择性。 东北赤杨AMF菌的宿主专一性水平最强，球囊霉属已成为东北赤杨的优势侵染类群；对于其余三种赤杨，AMF则出现宿主混乱现象。宿主因素比海拔因素对AMF侵染特异性的影响更为重要。 豆科与非豆科样本的混乱性都比较强，在特定植物和AMF属之间无特异侵染规律，相对来说，非豆科树木比豆科树木对于AMF的选择性要更强一些，更倾向于和球囊霉属与无梗孢囊霉属的AMF构建共生体。

固氮树木丛枝菌根真菌（AMF）遗传多样性的研究

丛枝菌根是自然生态系统中分布最广的内生菌根，在促进植物生存与生长、植被恢复以及生物多样性保护等方面有着非常重要的作用。 随着现代分子生物学技术的不断发展，丛枝菌根真菌研究得到空前发展。大量DNA分析新技术在丛枝菌根真菌的分子遗传、分类鉴定、种间及种内亲缘关系、菌株持久性等方面得到应用，与传统菌根研究方法相比，表现出巨大的优越性。 本项研究利用分子生物学技术和研究方法对中国吉林长白山地区非豆科固氮植物以及东北地区固氮树木的丛枝菌根真菌DNA分子多态性及其与宿主植物之间的相互关系等进行初步研究，旨在利用分子生态学理论和研究方法揭示丛枝菌根真菌多样性及其与宿主植物之间相互适应和协同进化的一般规律，为更好地保护和利用这一重要的微生物资源提供理论依据。 通过比较与筛选，建立起丛枝菌根真菌痕量DNA快速、简便、高效的提取纯化方法——改良CTAB法。经PCR检测，所得DNA满足进一步研究的要求。 根据丛枝菌根真菌18s rRNA 小亚基核基因片段的特点，利用“科”特异性引物进行半巢式标记PCR (Labelled Primers-PCR，LP-PCR) 及单链构象多态性（Single-Stranded Conformation Polymorphism，SSCP）分析技术研究了长白山赤杨在属水平上表现出的多样性。另外，利用巢式PCR-RFLP技术，分别对来源于长白山不同海拔的四种赤杨菌根样品的AMF侵染情况及其系统进化进行了研究。利用AMF特异性PCR技术对我国东北地区四种非豆科树木和5种豆科树木菌根侵染情况和系统发育规律进行了研究 研究结果显示：赤杨根内AMF存在丰富的基因多样性。AMF的侵染有从宿主混乱性向宿主专一性发展的趋势。 长白山地区赤杨属植物至少有东北赤杨、西伯利亚赤杨和色赤杨三个树种在其“属”的水平上与共生的球囊霉科（Glomaceae）至少一个“种” 的丛枝菌根真菌，即根内球囊霉（Glomus intraradix），在“种”的水平上表现出不相关于宿主海拔高度的某种相互选择性。 东北赤杨AMF菌的宿主专一性水平最强，球囊霉属已成为东北赤杨的优势侵染类群；对于其余三种赤杨，AMF则出现宿主混乱现象。宿主因素比海拔因素对AMF侵染特异性的影响更为重要。 豆科与非豆科样本的混乱性都比较强，在特定植物和AMF属之间无特异侵染规律，相对来说，非豆科树木比豆科树木对于AMF的选择性要更强一些，更倾向于和球囊霉属与无梗孢囊霉属的AMF构建共生体.

Análise molecular de fungos micorrízicos arbusculares em raízes de milho.

A comunidade nativa de fungos micorrízicos arbusculares (FMA), presente em amostras de raiz e de solo rizosférico de 15 genótipos de milho contrastantes para eficiência no uso de fósforo, foi avaliada pela técnica de eletroforese em gel de gradiente desnaturante (DGGE). Foram amplificados fragmentos do DNA ribossomal com primers específicos para as famílias Acaulosporaceae e Glomeraceae. Os primers para a família Glomeraceae foram eficientes em diferenciar a estrutura da população de fungos micorrízicos, indicando grande diversidade da comunidade entre os genótipos. No DGGE específico para Glomeraceae, foram observadas bandas exclusivas nas linhagens eficientes L228-3 e L3, ambas cultivadas sob baixo teor de fósforo, indicando uma associação preferencial entre os genótipos e os simbiontes, que pode resultar em melhor eficiência na aquisição de fósforo. Além disso, a presença de Glomus clarum nestas duas linhagens eficientes, cultivadas sob baixo P, indica uma possível relação dessa espécie à tolerância ao estresse de P nesse solo. Com relação à família Acaulosporaceae, a técnica de DGGE detectou pouca variação entre os genótipos cultivados em baixo P, além de menor diversidade de fungos micorrízicos dessa família colonizando as raízes de milho.

Producao de mudas inoculadas com fungos micorrizicos arbusculares em viveiros.

2001

Seleção e recomendação de uso de espécies de fungos micorrízicos arbusculares.

2001

Eficiencia en la adquisición de fósforo en cultivos de soja, girasol y maíz

Los cultivos de soja, girasol y maíz difieren en los umbrales críticos de fósforo (P), lo cual sugiere que poseen diferente eficiencia fosfatada. Un mejor conocimiento de los mecanismos de la eficiencia fosfatada es agronómicamente significativo para avanzar en el diseño de esquemas de manejo que permitan incrementar la eficiencia del P y reducir el requerimiento de fertilizantes. La eficiencia fosforada se define como la habilidad de la planta para adquirir P y/o utilizarlo en la producción de biomasa. El objetivo general de esta tesis fue realizar un análisis comparativo de la eficiencia fosfatada de los cultivos de soja, girasol y maíz. Se realizaron experimentos a campo y en invernáculo con plantas creciendo bajo diferentes niveles de P disponible. Primero se comparó la habilidad de estos cultivos para adquirir y utilizar P y se evaluaron algunas características radicales que determinan la eficiencia fosfatada. Mientras soja y girasol mostraron una alta eficiencia de adquisición de P, el maíz fue más eficiente en su utilización. Se observó que soja y girasol, por su morfología y arquitectura radical, son capaces de absorber más P por unidad de C invertido en biomasa radical. En segundo lugar se evaluó la generación de porosidad radical y su efecto sobre la eficiencia de adquisición de P. Aunque la deficiencia fosfatada indujo la formación de porosidad en las tres especies, esta respuesta fue mayor en soja. La presencia de esta mayor porosidad en soja contribuyó a que sea más eficiente que girasol y maíz en absorber P. Finalmente se evaluó el impacto de la micorrización sobre la eficiencia fosfatada. En soja micorrizada, el incremento en la eficiencia fosfatada fue intensificado bajo condiciones deficientes en P. Por el contrario, la mayor eficiencia de adquisición del girasol no estuvo asociada a las micorrizas sino a su morfología radical (raíces más finas). El relevamiento de la colonización micorrícica nativa en suelos de la Región Pampeana demostró que las micorrizas están muy presentes en estos sistemas. En soja, el incremento de la colonización ocurre justo en el punto donde el P edáfico se vuelve limitante para el crecimiento del cultivo. En esta tesis se identificaron características radicales que permiten incrementar la eficiencia de adquisición de P en soja y girasol, y que ayudan a explicar los diferentes requerimientos externos de P de estos cultivos con el maíz.

Efectos directos e indirectos del herbicida glifosato sobre los hongos micorrícicos arbusculares en pastizales de la pampa deprimida

Los hongos micorrícicos arbusculares (HMA) son simbiontes obligados, con un importante rol en el crecimiento de las plantas y en la estructura de la comunidad vegetal. El impacto del glifosato sobre los HMA no ha sido evaluado en pastizales naturales pampeanos, donde es aplicado para promover especies invernales anuales. Se propuso como hipótesis general que el glifosato afectaría negativamente a los HMA directamente sobre las estructuras del hongo expuestas al herbicida, e indirectamente al dañar el vigor de la planta hospedante (dependiendo esto último de la especie vegetal). Primeramente, se evaluó la viabilidad de las esporas y su capacidad de colonizar raíces en suelos de un pastizal de la Pampa Deprimida tratados con la dosis recomendada a campo y con una dosis subletal para las plantas. Se detectó una disminución en la viabilidad de esporas incluso en la dosis subletal y una menor colonización radical y arbúsculos en plantas creciendo en suelos tratados con la dosis máxima. Luego, se discriminaron los efectos directos del glifosato de los indirectos sobre los HMA, utilizando Lotus tenuis y Paspalum dilatatum como plantas hospedantes. Los resultados mostraron que en ambas especies la viabilidad de esporas se vio afectada solamente por los efectos directos del glifosato, la colonización radical fue reducida tanto por los efectos directos como por los indirectos en igual medida, mientras que en el porcentaje de arbúsculos el efecto indirecto fue mayor. Por último, se evaluó el impacto a campo del glifosato sobre los HMA y la vegetación. La viabilidad de esporas se redujo cuando se aplicó la dosis máxima, siendo esta reducción distinta según la especie de HMA. La colonización radical no fue afectada, y el porcentaje de arbúsculos sólo se redujo en P. dilatatum y cuando se aplicó la dosis máxima. Respecto a la estructura de la vegetación, el glifosato provocó una reducción de la cobertura total y un aumento de la de dicotiledóneas no leguminosas. Los resultados respaldan la hipótesis general, ya que el glifosato afectó negativamente a los HMA tanto directa como indirectamente. Sin embargo, la identidad de la planta hospedante no influyó marcadamente los efectos indirectos. Esta práctica de manejo altera el funcionamiento de los HMA en el corto plazo y potencialmente en el largo plazo al alterar la comunidad vegetal. La información generada en esta tesis podrá utilizarse al momento de generar estrategias de manejo más sustentable en estos sistemas.

Reproductive biomass in Holcus lanatus clones that differ in their phosphate uptake kinetics and mycorrhizal colonization

In normal populations of the common grass Holcus lanatus there is a polymorphism for arsenate resistance, manifested as suppressed phosphate uptake (SPU), and controlled by a major gene with dominant expression. A natural population of SPU plants had greater arbuscular-mycorrhizal colonization than wild type, nonSPU plants. It was hypothesized that, in order to survive alongside plants with a normal rate of phosphate (P) uptake, SPU plants would be more dependent on mycorrhizal associations. We performed an experiment using plants with SPU phenotypes from both arsenate mine spoils and uncontaminated soils, as well as plants with a nonSPU phenotype. They were grown with and without a mycorrhizal inoculum and added N, which altered plant P requirements. We showed that grasses with SPU phenotypes accumulated more shoot P than nonSPU plants, the opposite of the expected result. SPY plants also produced considerably more flower panicles, and had greater shoot and root biomass. The persistence of SPU phenotypes in normal populations is not necessarily related to mycorrhizal colonization as there were no differences in percentage AM colonization between the phenotypes. Being mycorrhizal reduced flower biomass production, as mycorrhizal SPU plants had lower shoot P concentrations and produced fewer flower panicles than non-mycorrhizal, nonSPU plants. We now hypothesize that the SPU phenotype is brought about by a genotype that results in increased accumulation of P in shoots, and that suppression of the rate of uptake is a consequence of this high shoot P concentration, operating by means of a homeostatic feedback mechanism. We also postulate that increased flower production is linked to a high shoot P concentration. SPU plants thus allocate more resources into seed production, leading to a higher frequency of SPU genes. Increased reproductive allocation reduces vegetative allocation and may affect competitive ability and hence survival, explaining the maintenance of the polymorphism. As mycorrhizal SPU plants behave more like nonSPU plants, AM colonization itself could play a major part in the maintenance of the SPU polymorphism.

The mechanistic basis of interactions between mycorrhizal associations and toxic metal cations

Mycorrhizal associations, including ericoid, arbuscular and ecto-mycorrhizas, are found colonising highly metal contaminated soils. How do mycorrhizal fungi achieve metal resistance, and does this metal resistance confer enhanced metal resistance to plant symbionts? These are the questions explored in this review by considering the mechanistic basis of mycorrhizal adaptation to metal cations. Recent molecular and physiological studies are discussed. The review reappraises what constitutes metal resistance in the context of mycorrhizal associations and sets out the constitutive and adaptive mechanisms available for mycorrhizas to adapt to contaminated sites. The only direct evidence of mycorrhizal adaptation to metal cation pollutants is the exudation of organic acids to alter pollutant availability in the rhizosphere. This is not to say that other mechanism of adaptation do not exist, but conclusive evidence of adaptive mechanisms of tolerance are lacking. For constitutive mechanisms of resistance, there is much more evidence, and mycorrhizas possess the same constitutive mechanisms for dealing with metal contaminants as other organisms. Rhizosphere chemistry is critical to understanding the interactions of mycorrhizas with polluted soils. Soil pH, mineral weathering, pollutant precipitation with plant excreted organic acids all may have a key role in constitutive and adaptive tolerance of mycorrhizal associations present on contaminated sites. The responses of mycorrhizal fungi to toxic metal cations are diverse. This, linked to the fact that mycorrhizal diversity is normally high, even on highly contaminated sites, suggests that this diversity may have a significant role in colonisation of contaminated sites by mycorrhizas. That is, the environment selects for the fungal community that can best cope with the environment, so having diverse physiological attributes will enable colonisation of a wide range of metal contaminated micro-habitats.