Plant carbon allocation under different nutrient availabilities and the role of mycorrhizal fungi therein

Datum: 6 december 2019

Locatie: Campus Drie Eiken, O.05 - Universiteitsplein 1 - 2610 Antwerpen-Wilrijk (route: UAntwerpen, Campus Drie Eiken)

Tijdstip: 11 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Biologie

Promovendus: Arne Ven

Promotor: Sara Vicca, Ivan Janssens

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Arne Ven - Faculteit Wetenschappen, Departement Biologie



Abstract

Planten gebruiken CO2 uit de atmosfeer als koolstofbron voor verschillende functies, zoals hun groei en respiratie. De hoeveelheid koolstof die gebruikt wordt voor bepaalde doeleinden, ook wel koolstofverdeling genoemd (uitgedrukt als een fractie van de bruto primaire productiviteit (in het Engels ‘gross primary production’, GPP)), kan aanzienlijk variëren. Ondanks een belangrijke rol in de terrestrische koolstofcyclus is er weinig geweten over koolstofverdeling en zijn schijnbaar erg variabele relatie met nutriëntenbeschikbaarheid. Het is nog onduidelijk waarom deze variatie voorkomt, maar een toenemend aantal onderzoeken wijzen op een belangrijke rol voor nutriëntenbeschikbaarheid, met een variabele koolstofkost van plant-mycorrhiza symbiose als een verondersteld onderliggend mechanisme.

We voerden twee opeenvolgende nutriëntenmanipulatie experimenten uit met het doel koolstofverdeling naar alle onderdelen en plantenfuncties te kwantificeren. We bestudeerden de rol van mycorrhizale schimmels in deze koolstofverdeling.

In het eerste experiment nam de biomassaproductie-efficiëntie (BPE; biomassaproductie van de plant relatief tegenover GPP) toe met toenemende nutriëntenbeschikbaarheid. We vonden sterke aanwijzingen dat dit gelinkt was met een afname in koolstofverdeling naar arbusculaire mycorrhizale schimmels (AMF). Onze data toonden aan dat autotrofe respiratie relatief tegenover GPP (Raut:GPP) relatief constant bleef onder toenemende nutriëntenbeschikbaarheid. Het tweede experiment sprak deze veronderstelling echter tegen: BPE was relatief constant en neigde zelfs te dalen bij een toenemende fosforbeschikbaarheid. AMF waren veel minder aanwezig dan in het eerste experiment; wanneer fosforbeschikbaarheid laag was, leken planten voornamelijk in alternatieve mogelijkheden voor fosforopname te investeren, geassocieerd met een verrassende afname van BPE onder toenemende fosforbemesting, terwijl Raut:GPP toenam.

Het verschil in het bemestingseffect op de koolstofverdelingspatronen tussen beide experimenten is gerelateerd aan de hoeveelheid AMF, dewelke aanzienlijk lager was in het tweede experiment dan in het eerste experiment. Ook het verschil tussen gepasteuriseerde (geen AMF) en AMF-geïnoculeerde behandelingen gaven AMF aan als een mogelijk onderliggend mechanisme voor de verschillen in koolstofverdeling. AMF waren heel belangrijk voor de planten; vooral in fosforarme omstandigheden waar planten vroegtijdig stierven zonder AMF, maar sterker werden dankzij symbiose. Ze bleven altijd, zelfs na fosforbemesting, essentieel voor een efficiënte fosforopname van de plant.
Voor zo ver we weten, presenteren we de eerste experimenten waar een sluiting van de koolstofbalans nagestreefd en bereikt werd, wat de degelijkheid van de geobserveerde patronen versterkt. Ons onderzoek benadrukt de noodzaak om, tijdens het bestuderen en modelleren van koolstofverdeling in terrestrische ecosystemen, rekening te houden met zowel nutriëntenbeschikbaarheid als mycorrhizale symbionten.



Link: http://www.uantwerpen.be/wetenschappen