Arbuscular mycorrhizal fungi enhance mineralisation of organic phosphorus by carrying bacteria along their extraradical hyphae

Resumo

Os fungos micorrízicos arbusculares (FMA) obtêm acesso a áreas de nutrientes fora da rizosfera produzindo uma extensa rede de hifas finas. Aqui, nos concentramos em estabelecer o mecanismo pelo qual as hifas de FMA alcançam manchas orgânicas discretas com uma coorte de bactérias funcionais transportadas em um biofilme em sua superfície. Investigamos os mecanismos e o impacto da translocação de bactérias solubilizadoras de fosfato (PSB) ao longo das hifas de FMA em microcosmos sob medida. Também foi realizado um experimento de cultura in vitro para determinar o impacto direto dos exsudatos de hifas de FMA sobre o crescimento de PSB. As hifas extrarradicais dos fungos AM podem transportar PSB para manchas de fósforo orgânico (P) e aumentar a mineralização do P orgânico tanto em condições de cultura in vitro quanto no solo. As bactérias se movem em um filme espesso de água formado ao redor das hifas dos fungos. No entanto, as bactérias não podem ser transferidas para a mancha de P orgânico sem uma fonte de energia na forma de exsudatos de hifas. Nossos resultados podem ser aproveitados para gerenciar melhor as interações planta-micróbio e melhorar a capacidade dos inóculos biológicos envolvendo fungos e bactérias MA para aumentar a sustentabilidade das culturas agrícolas em condições de limitação de P.

Abstract

Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi gain access to nutrient patches outside the rhizosphere by producing an extensive network of fine hyphae. Here, we focused on establishing the mechanism by which AM fungal hyphae reach discrete organic patches with a cohort of functional bacteria transported in a biofilm on their surface. We investigated the mechanisms and impact of the translocation of phosphate solubilising bacteria (PSB) along AM fungal hyphae in bespoke microcosms. An in vitro culture experiment was also conducted to determine the direct impact of hyphal exudates of AM fungi upon the growth of PSB. The extraradical hyphae of AM fungi can transport PSB to organic phosphorus (P) patches and enhance organic P mineralisation both under in vitro culture and soil conditions. Bacteria move in a thick water film formed around fungal hyphae. However, the bacteria cannot be transferred to the organic P patch without an energy source in the form of hyphal exudates. Our results could be harnessed to better manage plant–microbe interactions and improve the ability of biological inocula involving AM fungi and bacteria to enhance the sustainability of agricultural crops in P limited conditions.