227

Journal of Mountain Agriculture on the Balkans, 2017, 20 (1), 227-250 ISSN 1311-0489 (Print)Research Institute of Mountain Stockbreeding and Agriculture, Troyan ISSN 2367-8364 (Online)

Предимства на микоризните гъби Glomus spp.за усвояване на хранителни вещества, биоконтрол

и микробна екология при лозатаИван Цветков1*, Лилия Георгиева1, Деница Цветкова3,

Виктория Михайлова4, Диян Георгиев2

1Агробиоинститут Агробиоинститут, бул. Драган Цанков 8,1164 София, България

2Институт по планинско животновъдство и земеделие, ул. Васил Левски 281,5600 Троян, България

3Лесотехнически университет, бул. Климент Охридски 10,1756 София, България

4Химикотехнологичен и металургичен университет, бул. Климент Охридски 8,1756 София, България

*E-mail: ivantsvetkov@abi.bg

Benefits of the micorrhizal fungi Glomus spp.for grapevine nutrient uptake, biocontrol

and microbial ecologyIvan Tsvetkov1*, Liliya Georgieva1, Denitsa Tsvetkova3,

Victoria Michailova4, Diyan Georgiev2

1Agrobioinstitute, 8 Dragan Tsankov Blvd., 1164 Sofia, Bulgaria2Research Institute of Mountain Stockbreeding and Agriculture, 281 Vasil Levski Str.,

5600 Troyan, Bulgaria3University of Forest, 10 Kliment Ohridski Blvd., 1756 Sofia, Bulgaria

4University of Chemical Technology and Metallurgy, 8 Kliment Ohridski Blvd.,1756 Sofia, Bulgaria

РЕЗЮМЕ SUMMARYGlomus spp. е най-големият род от

арбускуларните микоризни гъби (АМ).Всички видове от този род иматспособности да формират симбиотичниотношения с корените на растенията. Взависимост от плътността, тази симбиозаможе да има значителен принос зарастежа и усвояването на хранителнивещества при растенията. Основниятефект на Glomus spp. при храненето ерезултат от хифалното транспортиранена неподвижни минерални йони. Това еважно предимство, особено за бавнодифундиращи минерални йони като

Glomus spp. is the largest genus ofthe arbuscular mycorrhizal fungi (AM). Allof the species of this genus has abilities toform symbiotic relationships with plantroots. Depends of the density, thissymbiosis could makes a significantcontribution to the plant growth andnutrient uptake. The major effect ofGlomus spp. on the nutrition is result fromthe hyphal transport of immobile mineralions. It is important advantage especiallyfor the slowly diffusing mineral ions suchas phosphorus. The AM mycorrhizal fungi

228

фосфор. AM микоризните гъби Glomusspp. имат способността да подобряватустойчивостта на корените към атака отпатогени, също и положителен приноскъм почвената структура и стабилност.Прилагане на практики, които благо-приятстват размножаването им, може дабъде важен аспект при управлението налозарството. Изследванията в този пре-глед представят механизма на симбиозаи полезните ефекти на микоризните гъбиGlomus spp. върху растежа, усвояванетона хранителните вещества, толерант-ността към болести, почвеното плодоро-дие и микробна екология при лозата

Ключови думи: лоза, арбускуларнимикоризни гъби, Glomus spp., усвояванена хранителните вещества, биоконтрол,микробна екология

Glomus spp. has the ability to improve theroot resistance to attack by pathogens,also to contribute positively to the soilstructure and stability. Implementation ofpractices that favors their multiplicationcould be important aspect of viticulturemanagement.

The studies in this reviewpresented the mechanism of symbiosisand the beneficial effects of mycorrhizalfungi Glomus spp. on the grapevinegrowth, nutrient uptake, diseasetolerance, soil fertility and microbialecology.

Key words: grapevine, arbuscularmycorrhizal fungi, Glomus spp., nutrientuptake, biocontrol, microbial ecology

УВОД INTRODUCTIONАрбкускуларната микокриза (АМ) е

симбиотична връзка между растение игъби, при която гъбните хифи проникват вклетките на корените на висши растения.Тази асоциация е известна също катовезикуло-арбускуларна микокриза (VAM),поради образуването на везикули(мехуровидни структури) и арбускули(разклонени хифи) след колонизиране накореновите клетки. Арбускуларнатамикокриза е най-честият вид симбиознаасоциация. Предполага се, че до 90% отсветовните растителни видове иматспособността да образуват микоризнивзаимоотношения (Bonfante and Genre,2010).Този тип асоциация увеличаваабсорбционната повърхност на корена иноси ползи от растението по отношениена усвояването на вода и хранителнивещества (Sylvia et al., 2005; Smith andRead, 2008), и осигурява защита отбиотични и абиотични стресови фактори(Zhang et al., 2010; Yang et al., 2014).Гъбните хифи са доста по-тънки всравнение с корените на растенията илесно достигат дори до ограниченипространства в почвата. Растенията имосигуряват захари (въглероден източник),синтезирани чрез фотосинтеза (Allen etal., 2003). АМ носи значителни ползи и заоколната среда, тъй като води доподобряване устойчивостта на екосисте-

Arbuscular mycorrhiza (AM) is asymbiotic association between plant andfungi, in which the fungus hyphaepenetrate into the cells of the roots of avascular plants. This association is alsoknown as vesicular-arbuscular mycorrhiza(VAM) due to the formation of vesicles(bladder-like structures) and arbuscules(branched hyphae) after colonization ofroot cells. Arbuscular mycorrhiza is themost common type of symbioticassociation. It is assumed that up to 90%of the world's plant species have theability to form a mycorrhizal relationship(Bonfante and Genre, 2010). This type ofassociation increases the absorptionsurface area of the root and bringsbenefits of the plant in terms of water andnutrients (Sylvia et al., 2005; Smith andRead, 2008), and provides protection frombiotic and abiotic stress factors (Zhang etal., 2010; Yang et al., 2014). Fungalhyphae are much thinner than plant rootsand easily reach even limited surfaces insoil. The plants provide it sugars (carbonsource) synthesized by photosynthesis(Allen et al., 2003). AM also bringssignificant environmental benefits as itleads to the improvement of ecosystemsustainability, maintenance and

229

мите, поддържане и подобряване наструктурата на почвата и др.(Wu, 2017).

Европейската лоза (Vitis vinifera L.),e една от най-важните от икономическагледна точка култури в света, с широкоразпространено отглеждане и високатърговска стойност (Vivier and Pretorius,2002; Balestrini, 2010)

Растенията в лозовите насаждениясе повлияват положително от съдър-жанието на почвени арбускуларни мико-ризни гъби (AMГ) (Deal et al., 1971; Mengeet al., 1983; Nappi et al., 1985; Cheng andBaumgartner, 2004; Oehl et al., 2009). Най-често срещаните видове АМГ използванив лозарството са Glomus intaradices,Glomus macrocarpum, Glomus mosseae иParaglomus occultum (Menge et al., 1983;Karagiannidis et al., 1997; Cheng andBaumgartner, 2004, Oehl et al., 2005).

Биология и екология на арбу-скуларните микоризни гъби от р. Glomus .

Характеристика и систематикаGlomus spp. е най-големият род

арбускуларни микоризни гъби (АМГ),принадлежащ към клас Glomeromycetes,отдел Glomeromycota (Tulasne andTulasne, 1844.). До момента са описани85 вида, като всички образуватсимбиотични връзки с растителни корени(Kirk et al., 2008)

Видовете от род Glomus са обли-гатни биотрофи, зависещи от тяхнатамикоризна асоциация с растителни коре-ни, за да завършат своя жизнен цикъл ида произведат следващото поколениеспори (Фигура 1). Спорите са способни дапокълнат и без наличието на гостоприем-ник, но първичните хифи реагират накореновите ексудати (напр. Стриголакто-ни), които са в състояние да индуциратпресимбиотичен растеж на AMГ спори(Tamasloukht et al., 2003; Akiyama andHayashi, 2006; Bücking et al., 2008;Bücking et al., 2012). Те не могат да бъдаткултивирани в лабораторни усло-вия безналичие на растение гостоприем-ник.АМГ Glomus spp. се намират в почтивсички сухоземни местообитания, вклю-чително обработваеми земи, пустини,ливади, тропически гори и тундри(Bidartondo et al., 2002).

improvement of the soil structure, etc.(Wu, 2017).

European grapevine (Vitis viniferaL.) is one of the most economicallyimportant crops in the world, withwidespread cultivation and highcommercial value (Vivier and Pretorius,2002; Balestrini, 2010).

Plants in the vineyards arepositively influenced by the soil arbuscularmycorrhizal fungi (AMF) (Deal et al.,1971; Menge et al., 1983; Nappi et al.,1985; Cheng and Baumgartner, 2004;Oehl et al., 2009). The most commonAMF species reported from vineyard soilshave been Glomus intraradices, Glomusmacrocarpum, Glomus mosseae andParaglomus occultum (Menge et al., 1983;Karagiannidis et al., 1997; Cheng andBaumgartner, 2004; Oehl et al., 2005).

Biology and ecology of the arbuscularmycorrhizal fungi from the Glomus spp.

Characteristics and systematicsGlomus spp. is the largest genus of

arbuscular mycorrhizal fungi (AMF)belonging to the Glomeromycetes class,division Glomeromycota (Tulasne andTulasne, 1844). Up to now, 85 species havebeen described, and all of them formssymbiotic relationships with plant roots (Kirket al., 2008)

Glomus species are obligatebiotrophs, dependended on theirmycorrhizal association with plant roots tocomplete their life cycle and produce thenext generation of spores (Figure 1).Spores are able to germinate without thepresence of a host, but germination tuberespond to root exudates (eg,strigolactones) that are capable ofinducing pre-symbiotic growth of AMspores (Tamasloukht et al., 2003;Akiyama and Hayashi, 2006; Bücking etal., 2008; Bücking et al., 2012). Theycannot be cultured in laboratoryconditions without the presence of a hostplant. AMF Glomus spp. are found inalmost all terrestrial habitats, includingarable land, deserts, grasslands, tropicalforests, and tundras (Bidartondo et al.,2002).

230

Фиг.1. Жизнен цикъл и развитие на Glomus spp.Fig.1. Life cycle and stage of development of Glomus spp. (Bücking et al., 2012).

Glomus spp. трябва да се отглеж-дат заедно с жива растителност за дапредоставят материал за научни цели,практически приложения и таксономичноизследване. Микоризните гъби обикнове-но се размножават, като се използват"саксийни култури", където инокулирано-то растение се отглежда в песъчливапочва, с ниски съдържание на фосфор.Тези гъби също могат да се отглеждат спомощта на аеропоника или коренно-органни култури (Jarstfer and Sylvia 1993).Най-често се използват спори, изолира-ни от почва (Jarstfer and Sylvia, 1993;Beveret al., 1996; Brundrett et al., 1996).Почвените проби често съдържат спории на други видове (An et al., 1990; Watsonand Millner, 1996; Koske et al., 1997;Brundrett et al., 1999). По този начинпочвените гъбни изолати представляватсмес от гъби, динамично променяща севъв времето. Производството на живикултури от AM гъби е скъпо, трудоемко иотнема много време, което в известнастепен ограничава изследванията и

Glomus spp. must be grown inassociation with living plants to providematerial for scientific purposes, practicalapplications, and taxonomic research.Mycorrhizal fungi are usually propagatedusing “pot cultures” where the inoculatedplant is grown in sandy soil with a lowlevel phosphorus content. These fungican also be grown using aeroponics orroot-organ cultures (Jarstfer and Sylvia,1993). Spores isolated from soil are mostcommonly used (Jarstfer and Sylvia,1993; Bever et al., 1996; Brundrett et al.,1996). Soil samples often contain sporesof other species (An et al., 1990; Watsonand Millner, 1996; Koske et al., 1997;Brundrett et al., 1999). Thus, soil fungalisolates are a mixture of fungi,dynamically changing over time.Production of living cultures of AM fungiis difficult and time consuming, andconsequently, is the main factor limitingresearch activities and practicalapplications with these fungi (Dighton et

231

практическите приложения на тези гъби(Dighton et al., 2005). Микоризните гъбисе разпространяват обикновено концен-трирано на повърхностните слоеве напочвата, но могат да се появят и на по-големи дълбочини (до 4 m) в безводниекосистеми (Virginia et al., 1986; Zajicek etal., 1986). Гъбата трябва да бъде актив-на, когато се появява растежна дейностна на корена, тъй като корените иматограничен период на възприемчивосткъм колонизиране (Hepper, 1985; Brundrettand Kendrick 1990; Dighton et al., 2005).

Жизнен цикъл и механизъм насимбиоза с растителните корени

Счита се, че видовете Glomus серазмножават основно по безполов начин,въпреки, ча са открити доказателства заналичие на гени свързани с мейозата(Halary et al., 2011; Halary et al., 2013).Спорите се произвеждат на върховете нахифите, както в корена на гостоприем-ника в почвата, така и извън него.Предполага се, че са хламидоспори.Тези спори покълват и първичната хифа,която се обазува, расте през почвата,докато не влезе в контакт с корените(Фигура 1 и 2).

al., 2005). Mycorrhizal fungi spreadusually concentrated on the surfacelayers of the soil but may occur at greaterdepths (up to 4 m) in arid ecosystems(Virginia et al., 1986; Zajicek et al., 1986).

Fungi must be active when root growthactivity occurs, since roots have a limitedperiod of susceptibility to colonization(Brundrett and Kendrick, 1990; Hepper,1985; Dighton et al., 2005).

Life cycle and mechanism ofsymbiosis with plant roots

Glomus species were consideredto be propagated mainly asexual,although evidence of the presence ofgenes associated with meiosis (Halary etal., 2011; Halary et al., 2013).

Spores are produced at the tips ofhyphae either within the host root oroutside the root in the soil. Thought to bechlamydospores. These sporesgerminate and the germination tube thatis produced grows through the soil until itencounters the roots (Figure 1 and 2).

Фиг. 2. Схема на типична арбускуларна микориза, показваща клетките накорена и проникването на гъбите и техните структури.Fig. 2. Diagram of a typical colony of an arbuscular mycorrhiza showing the rootand penetration by the fungus and their structures (http://bugs.bio.usyd.edu.au)

232

На повърхността на корена нагостоприемника, AM гъби формиратспецифичен апресорий (appressorium) –хифоподиум (hyphopodium). Гъбни хифи,възникващи от него, проникват в коренапрез епидермалните клетки (epidermis)към сърцевината (cortex). В кортексахифите навлизат в апопластите и растатстранично по оста на корена и проникватвъв вътрешните коренови клетки катообразуват разклонени структури отхифи-арбускули (arbuscule). които служаткато места за обмен на хранителнивещества с растението. Арбукулите сеобразуват вътре в растителните клетки,но са заобиколени от нагъната клетъчнамембрана периарбускулна мембрана(PAM), така, че остават в апопластите,без да навлизат в симпластите. Някоивидове Glomus също образуват везикули(vesicle) – органи за съхранение в апо-пластите на кореновите клетки (Фигура 3).

On the host root surface, AM fungiform a specific appressorium –hyphopodium. Fungal hyphae that occurfrom it penetrate into the root through theepidermis to the cortex. In the cortex, thehyphae enter into apoplasts and growlaterally along the root axis and penetratethe inner root cells to form branchedarbuscule structures, wich serve asplaces for the exchange of nutrients withthe plant.

Arbuscules are formed inside the plantcells but they are surrounded by thefolded cell membrane periarbuscularmembrane (PAM) and remain in theapoplasts, without penetrating into thesymplasts. Some species of Glomus alsoform vesicle – organs for storage of theroot cells in the apoplasts (Figure 3).

Фиг. 3. Корени от Ammophila arenaria, оцветени с кисел фуксин за откриванена инфекции от арбускуларни микоризни гъби (AMГ). (a) Неинфектиранкорен; (b) АМГ колонизация (V, везикули; Н, хифи); Бар, 100 μm (de la Peña etal., 2006)Fig. 3. Ammophila arenaria roots stained with acid fuchsin to detect infection byarbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and nematodes. (a) Uninfected root; (b) AMFcolonization (V, vesicles; H, hyphae); Bar, 100 µm (de la Peña et al., 2006)

Мицелът, който се образува в корена,интрарадиалният мицел (IRM) се разли-чава морфологично и функционално отекстрарадиалния мицел (ERM), мицел,който се развива в почвата. ERM абсор-бира хранителни вещества от почвата иги предава на корена на гостоприемника.IRM, от друга страна, освобождава хра-нителните вещества в междинния апо-

The mycelium that is formed within theroot, the intraradical mycelium (IRM)differs morphologically and functionallyfrom the extraradical mycelium (ERM),the mycelium that grows into the soil. TheERM absorbs nutrients from the soil andtransfers these nutrients to the host root.The IRM on the other hand releasesnutrients into the interfacial apoplast and

233

пласт и приема въглероден източник (за-хари) от растението. Гъбата използва те-зи въглеродни ресурси за поддържане иразширяване на ERM, за клетъчен мета-болизъм (например процеси на поглъща-не, асимилация на азот) и за развитиетона спори, които са в състояние даинициират колонизация на други корени(Фигура 2) (Bücking et al., 2012).

Повърхността на спорите наGlomus spp. може да бъде гладка (приповечето видове) или различно орнамен-тирана (например G. multiforum, G.pustulatum, (Koske et al., 1986;Blaszkowski, 1994; Blaszkowski andTadych, 1997). Някои видове произвеж-дат спори с обвивка, съставена от пре-плетени (G. motoroni, G. fuegianum), илидихомно разклонени (G. corymbiforme,)хифи (Bentivenga and Hetrick, 1991;Blaszkowski, 1995; Blaszkowski et al.,1998). Повечето видове от рода Glomusпроизвеждат отделни спори в почвата.Други образуват повече или по-малкокомпактни агрегати от спори (напримерG. minimum, G. agregatum), (Koske, 1985;Blaszkowski, 1991; Blaszkowski et al.,2000), или спорокарпи (например G.remimioides, G. fuegianum, G. mosseae),(Almeida and Schenck, 1990; Gerdemannand Trappe, 1994; Blaszkowski et al.,1998), състоящи се от спори и перидиум.Образуването на перидиум може дапредшества образуването на споритеили да се разшири заедно с развиващитесе спори, напр. в G. mosseae и G.coronatum (Giovannetti et al., 1991).

Биоразнообразие и взаимодействиев растителната агроекология

АМГ могат да осигурят много пре-димства за техните растителни гостопри-емници, като по-добро усвояване на хра-нителни вещества, устойчивост на сушаи устойчивост на болести. Симбиозатаобаче не е взаимна при всички обстоя-телства и често може да бъде паразитна,с вреден ефект върху растежа на расте-нията. Рядко някои растителни видовемогат да паразитизират върху гъбите(Bidartondo et al., 2002) Микоризните гъбиповлияват кореновия растеж, кореновитеексудати, абсорбцията на хранителни

exchanges them against carbon source(sugars) from the plant. The fungus usesthese carbon resources to maintain andexpand ERM, for cell metabolism (e. g.uptake processes, nitrogen assimilation),and for the development of sporescapable of initiating colonization of otherroots (Figure 2) (Bücking et al., 2012).

The surface of spores of Glomusspp. may be smooth (in most species) ordifferently ornamented (e. g., G. multiforum,G. pustulatum. (Koske et al., 1986;Blaszkowski, 1994; Blaszkowski andTadych, 1997) Some species producespores enveloped in a hyphal mantleconsisting of interwoven (e. g., Gl. mortonii,Gl. Fuegianum) or dichotomously branched(G. corymbiforme) hyphae (Bentivenga andHetrick, 1991; Blaszkowski, 1995;Blaszkowski et al., 1998). Most species ofthe genus Glomus produce spores singly inthe soil. Other taxa form more or lesscompact spore aggregates (e. g., G.minutum, G. aggregatum (Koske, 1985;Blaszkowski, 1991; Blaszkowski et al.,2000) or sporocarps (e. g., G. coremioides,G. fuegianum, G. mosseae) (Almeida andSchenck, 1990; Gerdemann and Trappe,1994; Blaszkowski et al., 1998) consistingof spores and a peridium. The formation ofthe peridium may precede the sporeorigination or the peridium expandstogether with the developing spores, as e.g. in G. mosseae and G. coronatum(Giovannetti et al., 1991).

Biodiversity and interaction in plantagroecology

The arbuscular mycorrhizal fungicould provide many benefits for theirplant hosts, such as better nutrientabsorption, drought tolerance anddisease resistance. However, thesymbiosis is not mutualistic in allcircumstances and may often beparasitic, with a detrimental effect onplant growth. Rarely, some plant speciesmay parasitize on the fungi (Bidartondo etal., 2002). The mycorrhizal fungi affectroot growth, root exudates, nutrient

234

вещества и повлияването на гостоприем-ника към стресови условия на околнатасреда като гъбни и нематодни патогени.Все още няма доказателства АМГ давзаимодействат директно с патогенитечрез антагонизъм, антибиоза или хищни-чество. Те по-скоро въздействат инди-ректно на взаимодействието растение-патоген. Например, установено е, ченематодите поразяват най-често расте-ния с дефицит на минерали като B, N,Fe, Mg, Zn, P. Доказано е, че микоризатаподобрява водния транспорт в расте-нията и намалява уязвимостта къмболести, причинени от гъби и нематодиинфектиращи корените. Хистохимичнитеанализи на микоризирани корени отбанан показват повишено натрупване наобщ фосфор, микроелементи, аминоки-селини, феноли, протеини, неразтвори-ми въглехидрати и нуклеинови киселинив сравнение с немикоризирани корени(Arya and Perelló, 2010; Ravichandra,2014). Микоризните отношения, устано-вени между корените на растенията ипочвените гъби представляват жизнено-важен елемент в растителните екосис-теми. Все повече експериментални дан-ни предполагат хипотезата, че бактерии-те, независимо дали са слабо или тясносвързани с микоризните гъби, представ-ляват трети компонент на микоризата.Проучването на микробното биоразно-образие показва, че бактериалните съоб-щества се повлияват от микоризнитегъби. Взаимодействията между AM гъбии бактериите предполагат както благо-творен ефект на гъбите върху разви-тието на бактериите, така и обратното(De Boer et al., 2005). Интересен примере Paenibacillus validus, който самостоя-телно подкрепя растежа и спорулиране-то на Glomus intraradices, независимо отналичието на растението (Hildebrandt etal., 2002; Bonfante and Anca, 2009).

Някои проучвания показват, чеобикновено при микоризните мрежи врастителните съобщества има няколкообщи гъби (например Glomus intraradicesи/или Glomus mosseae), които сесвързват с почти всички растения,присъстващи в определена екосистема,докато други са по-специфични във

absorption, and the host's response tostressful environmental conditions suchas fungal and nematode pathogens.There is still no evidence that AMFinteract directly with the pathogensthrough antagonism, antibiotic orpredation. Rather, they rely indirectly onplant-pathogen interactions. For example,it has been found that the nematodesmost commonly attack plants with deficitein minerals such as B, N, Fe, Mg, Zn, P.Mycorrhiza has been shown to improvewater transport in plants and reducesusceptibility to root diseases caused byfungi and nematodes. The histochemicalanalyzes of banana roots inoculated withmycorrhiza had been shown increasedaccumulation of total phosphorus,microelements, amino acids, phenols,proteins, insoluble carbohydrates andnucleic acids as compared to non-mycorrhizal roots (Arya and Perelló,2010; Ravichandra, 2014).

The mycorrhizal relationshipsestablished between plant roots and soilfungi are a vital element in plantecosystems. More and more experimentaldata suggest the hypothesis that bacteria,whether loosely or tightly associated withmycorrhizal fungi, represent the thirdcomponent of the mycorrhizas. The study ofmicrobial biodiversity suggests thatmycorrhizal fungi influence the bacterialcommunities. Interactions between AMfungi and the bacteria imply both abeneficial effect of the fungi on bacterialgrowth and vice versa (De Boer et al.,2005). An interesting example isPaenibacillus validus, which supports thegrowth and sporulation of Glomusintraradices independently of the presenceof the plant (Hildebrandt et al., 2002;Bonfante and Anca, 2009).

Some studies have shown thatcommonly in the mycorrhizal networks inplant communities there are severalcommon fungi (e.g., Glomus intraradicesand/or Glomus mosseae) which isassociated with almost all plants presentin a particular ecosystem, while others

235

взаимодействието с растителните видо-ве, но взаимодействат с основнитевидове гъби (Öpik et al., 2003; 2006;Verbruggen et al., 2012; Heijden, 2015).

Използването на покривни култури(cover crops) в основните насаждения еширокоразпространена практика с поло-жителен ефект върху свойствата на поч-вата, главно по отношение на съдържа-ние на минерали и органични вещества,воден потенциал, и микробиологичнихарактеристики (Guerra and Steenwerth,2012; Tsvetkov et al., 2014). Установено е,че покривните култури в лозови насаж-дения увеличават популациите на локал-ните AMГ в лозовите корени и в почватаоколо тях (Baumgartner et al., 2005;Cheng and Baumgartner, 2005). Простран-ственото припокриване на корените налозите и покривните култури от другастрана води до положителен ефектвърху взаимодействията между расте-нията и микоризните гъби, тъй като сеформират общи микоризни мрежи чрезт.нар. „AMГ връзки“ (Leake et al., 2004).Публикувани са научни доказателства задиректен пренос на хранителни вещес-тва от покривни култури към лозовирастения (Cheng and Baumgartner, 2004).Някои видове покривни култури, могат дабъдат по-ефективни от други по отноше-ние трансфера на хранителни веществакъм растенията от AM гъби. Вероятнотова се дължи на акумулирана симбиозана различни видове АМГ и/или наформираната по-голяма биомаса накорените. Например, азотният трансфере значително по-голям от треватаBromus hordeaceu L. sp. molliformis къмлоза, в сравнение с преноса от бобовоторастение, Medicago polymorpha L. към лоза.

Приложения и ползи отарбускуларните микоризни гъби Glomusspp. в лозарството

Повечето от микоризиращитегъби, използвани в лозарството, са отрода Glomus (Menge et al., 1983; Nappi etal., 1985; Schubert et al., 1988). До момен-та са докладвани много проучвания,които доказват директни практическиползи от микоризирането на лозовирастения с Glomus spp. (Таблица 1)

are more specific within plant speciesinteraction, but it is interactre with the fungicommon species (Öpik et al., 2003; 2006,Verbruggen et al., 2012; Heijden, 2015).

The use of cover crops in the basicplantations is a widespread practice witha positive effect on soil properties, mainlyin terms of mineral and organic content,water potential and microbiologicalcharacteristics (Guerra and Steenwerth,2012; Tsvetkov et al., 2014).

Cover crops in vineyards have beenfound to increase populations of localAMF in grapevine roots and soil aroundthem (Baumgartner et al., 2005; Chengand Baumgartner, 2005). Overlap ofgrapevine and cover crop roots affectspositively interactions between the plantsand the mycorrhizal fungi, as it’s formedgeneral microbial networks by the so-called "AMF connections" (Leake et al.,2004).

Scientific evidence has been publishedabout the direct transfer of nutrients fromcover crops to grapevine plants (Chengand Baumgartner, 2004). Some speciesof cover crops could be more effectivethan others in terms of the nutrientstransfer of from the AM fungi to theplants. Probably, it is due to theaccumulated symbiosis of differentspecies of AMF and/or to the formation ofthe larger roots biomass. For example,the nitrogen transfer is significantly largerfrom the grass Bromus hordeaceu L. sp.molliformis to the grapevine as comparedto the transfer from the legume Medicagopolymorpha L. to the grapevine.

Applications and benefits ofarbuscular mycorrhizal fungi Glomus spp.in viticulture

Most of AM fungi used in viticultureare from genus Glomus spp. (Menge et al.,1983; Nappi et al., 1985; Schubert et al.,1988). Up to now, many studies have beenreported to prove the direct practicalbenefits of the mycorrhizations of thegrapevine plants with Glomus spp. (Table 1).

236

Таблица1 Предимства на АМГ Glomus spp. за лозарствотоTable 1. Benefits of AMF Glomus spp. for the viticultureУстановени ползи от АМГ Glomus spp. за лозарството/Benefits of AMF Glomus spp. for the viticulture

Glomus spp. Източник/ Source

Подобрени морфологични параметри (брой листа, дължинана стъблата и дължина на корена)/ Improved morphologicalparameters (number of leaves, shoot and root length)

Glomusfasciculatum, G.mosseae, G.intraradices

Borde et al., 2009;Belew et al., 2010;Ozdemir et al., 2010

Подобрен прием на азот от органични и неорганичниизточници/ Enhanced nitrogen uptake from organic andinorganic sources

Glomus spp. Cheng andBaumgartner, 2004;Patrick et al., 2004

Повишаване на толерантността към засоляване на почвите/Increasing the tolerance to the salt stress

Glomus spp. Belew et al., 2010

Подобрен прием на трудно усвояеми минерали като фосфор(Р), желязо (Fe) и мед (Cu) и Zn/ Improved uptake of difficultassimilable minerals such as P, Fe, Cu and Zn.

Glomus spp. ,G.fasciculatum, G.mosseae , G.intraradices

Ortas and Rowell,2004; Borde et al.,2009; Ozdemir et al.,2010

Подобряване на фотосинтезата и повишаване нахлорофилното съдържание в листа/ Improvement of thephotosynthesis and increasing of chlorophyll content in theleaves

Glomusfasciculatum , G.iranicum

Borde et al., 2009;Nicolas et al., 2015

По-добро развитие и аклиматизация на лозови резници имикроразмножени растения/ Better development andacclimatization of grapevine cuttings and micro-propagatedplants

Glomus spp, G.mossae,G.innaradices,G.agregatum,G.etunicatum

Kara et al., 2011; Wu,2017

Подобряване на толерантността към засушаване на почвата,устичната проводимост, нивата на транспирация / Improvingthe tolerance to soil drought, stomatal conduction, transpirationlevels

G. etunicatum , G.macrocarpum, G.clarum

Sylvia and Schenck,1983; van Rooyen etal., 2004;

Намаляване на симптомите на увреждане, причинени отпатогенни гъби от родовете Rhizoctonia, Fusarium,Verticillium, Phytophthora, Pythium и Aphanomyces / Reducingthe symptoms of damage caused by pathogenic fungi of thegenera Rhizoctonia, Fusarium, Verticillium, Phytophthora,Pythium and Aphanomyces

Glomus spp. Whipps, 2004; Pozo etal., 2009

Намаляването на вредните ефекти, причинени от паразитнинематоди, като Pratylenchus и Meloidogyne./ Reducing theharmful effects caused by parasitic nematodes such asPratylenchus and Meloidogyne.

Glomus spp., G.versiforme

de la Peña et al., 2006;Li et al., 2010

Повишаване на устойчивостта към стъблени болести полозата, причинени от гъби Cylindrocarpon macrodidymum иIlyonectria spp./ Increasing the resistance to grapevine trunkdiseases caused by Cylindrocarpon macrodidymum andIlyonectria spp.

G. intraradices Petit and Gubler, 2006.

Повишаване на толерантостта към тежки метали/ Increasingthe tolerance to heavy metals

Glomusgeosporum, G.mosseae, G.claroideum

Sambandan et al.1992; Weissenhorn etal., 1993

Ефект върху динамиката на растежПодобрения растеж на лозовите

растения вследствие на микориза еустановен от много автори (Schubert etal., 1988; Biricolti et al., 1997; Lindermanand Davis, 2001). Borde et al. (2009)съобщават, че инокулирани с Glomusfasciculatum лозови растения повишават

Effect on growth dynamicsMany authors (Schubert et al., 1988,

Biricolti et al., 1997, Linderman and Davis,2001) have reported the improved growth ofthe grapevine plants due to mycorrhiza.Borde et al., (2009) reported that inoculatedwith Glomus fasciculatum grapevine plantssignificantly increased their growth rates

237

в значителна степен растежните сипоказатели (отчетени съответно 60 и 120дни след инокулация) спрямо неинокули-рани контролни растения по отношениена брой листа (50,84% и 75,29%),дължина на стъблата (22.91% и 34.88%)и дължина на корена (10.99% и 19.67%).Отделните видове Glomus могат даповлияват различно върху органите налозовите растения. Резултати, докладва-ни от Ozdemir et al. (2010), показват, чеG. mosseae имат по-голям ефект върхупараметрите на растежа на стъблото(увеличават сухото тегло), докато G.intraradices влияе по-скоро върху пара-метрите на растежа на корена. При оран-жерийни условия микоризните видовесилно подпомагат растежа на лозовисеменачета (Фигура 4). Тази тенденцияможе да се обясни със стимулиращитеефекти на AM гъби върху кореновиярастеж, дължащи се на подобренотовсмукване на хранителни вещества отрастението гостоприемник (Wu, 2017). Вдопълнение, различните видове микори-за имат различен растеж под различнисубстрати. Семеначета отглеждани всмес от пясък, почва и органично вещес-тво в обем съотношение 6: 3: 1, натруп-ват по-голямо сухо тегло, в сравнение стези, отглеждани в смес от почва, пясъки торф в обемно съотношение 3: 1: 1.

(evaluated at 60 and 120 days afterinoculation) relative to uninoculated controlplants in terms of leaf number (50.84% and75.29%), shoot length (22.91% and34.88%) and root length (10.99% and19.67%).

Different Glomus species could influencedifferently on the grapevine organs. Resultsreported by Ozdemir et al. (2010) showthat G. mosseae have a greater effect onstem growth parameters (increase in dryweight), whereas G. intraradices has aneffect on root growth parameters. Ingreenhouse conditions, the mycorrhizalspecies strongly support the growth ofgrapevine seedlings (Figure 4).

This trend could be explained by thestimulating effects of AMF on root growthdue to improved uptake of nutrients fromthe host plant (Wu, 2017). In addition,different types of mycorrhizae haddifferent growth under differentsubstrates. Seedlings, growing in amixture of sand, soil and organic matterin ratio of 6: 3: 1 by volume, accumulate ahigher dry weight than those growing in amixture of soil, sand and peat at ratio of3: 1: 1 by volume.

Фиг. 4. Ефект на различни видове Glomus spp. върху микроразмноженилозови растения (Wu et al., 2017).Fig. 4. Effects of different mycorrhizae species on micropropagated grapevines

Kara et al. (2011) също съобща-ват за положителни ефекти от прило-жението на Glomus spp. при вкоренява-не и развитие на лозови зрели резни-ци. Авторите са използвали два тър-говски АМ препарата като Mycosym®(G. intraradices) и MycoApply® (G.mossae, G. intraradices, G.agregatum иG.etunicatum), тествани върху млади

Kara et al. (2011) also reportedpositive effects of Glomus spp.application in the rooting stage anddevelopment of grapevines maturecuttings. The authors used twocommercial AM preparations, such asMycosym® (G. intraradices) andMycoApply® (G. mossae, G. intraradices,G.agregatum and G.etunicatum), tested

238

растения от различни сортове гроздеи подложка 41 B в оранжерийниусловия. Отчетено е, че дневнатаскорост на растеж на микоризиранирастения с G. inaradices е 60% по-висока от неинокулираните контроли.Във втория етап на експериментитепри полеви условия са проследенивегетативни растежни параметри катодължина на леторастите и относител-но съдържание на хлорофил в листа-та, където отново микоризираните рас-тения изпреварват значително контро-лите по отношение на изследванитепараметри (Фигура 5).

on young plants of different varieties ofgrapevines and the rootstock 41B ingreenhouse conditions. The daily growthrate of the mycorrhizated with G.intraradices plants was reported to be60% higher than uninoculated controls. Inthe second stage of the experiments infield conditions, vegetative growthparameters were observed such asshoots length and relative chlorophyllcontent in the leaves where again themycorrhizated plants significantly exceedthe controls with respect to the testedparameters (Figure 5).

Фиг. 5. Разлики в растежа и хлорофилното съдържание междунеиноклулирани лози от сорт Merlot, присаден върху SO4 и микоризиранитакива с Glomus intraradices. (Nieto et al., 2012).Fig. 5. Differences in growth and chlorophyll content between non-inoculatedvarieties of Merlot varieties, grafted on SO4 and mycorrhized ones with Glomusintraradices.

Проучвания върху ефекта на ми-коризната инокулация при неспецифичнипроблеми на присаждане показват, че тязначително подобрява афинитета идинамиката на растеж на присаденитерастения (Nieto et al., 2012).

Подобряване на усвояването нахранителни елементи

Много автори докладват за поло-

Studies on the effect of mycorrhizalinoculation on non-specific graftingproblems indicate that it significantlyimproved the affinity and growth dynamicsof grafted plants (Nieto et al., 2012).

Improving the absorption ofnutrient elements

Many authors report a positive

239

жително влияние на АМГ Glomus spp.върху приемането на хранителни вещес-тва и респективно – върху добива икачеството на гроздето (Bavaresco andFogher, 1996; Schreiner, 2003; Aguin et al.,2004;, Karagiannidis et al., 2007; Almaliotiset al., 2008).

Изследване на лозови подложки,инокулирани с различни видове Glomus,показва, че G. intraradices повишава аку-мулирането на P и Zn в листата, докатопри микоризиране с G. Mossae –концентрацията на същите елементи сеоказва по-висока в стъблата (Ozdemir etal., 2010).

Двугодишно проучване на плодо-даващи лозя от сорт Кримсон в условияна капково напояване и инокулация с G.iranicum, показва, че още през първатагодина е постигната оптимална колони-зацията на корените на експериментал-ните растения. Отчетени са повишендобив, подобрена ефективност на изпол-зване на водата, фотосинтезата, натруп-ване на на скорбяла и приемане нахранителни вещества, по-специално Р, Ки Са. През втората година, положител-ния ефект от приложените микоризнигъби продължава, но с тенденция къмотслабване. Авторите препоръчват пе-риодично на колонизацията на коренапроследяване и реинокулиране за устой-чиви и ефикасни резултати в дългосро-чен план (Nicolas et al., 2015). Устано-вена силна обратна корелация междуколонизирането на корена и почвениятфосфор. Лозя с висока микоризна коло-низация показват по-голяма концентра-ция на Mn в листа и листни дръжки, Zn –в листни дръжки и Fe – в листа(Karagiannidis and Nikolaou, 1999).

Арбускуларно микоризните гъби отр. Glomus увеличават достъпността наопределени основни хранителни елемен-ти от растението-гостоприемник катофосфор (Р), желязо (Fe) и мед (Cu), закоито се счита, че имат бавнаподвижност в почвата (Ortas and Varma,2007; Schnepf et al., 2008; Borde et al.,2009). Основното предимство за хране-нето на микоризираните растенията етранспорта на слабоподвижни минерал-ни йони чрез хифите. (Smith and

effect of AMF Glomus spp. on thenutrients uptake and respectively on theyield and grape quality (Bavaresco andFogher, 1996; Schreiner, 2003; Aguin etal., 2004; Karagiannidis et al., 2007;Almaliotis et al., 2008).

A study of grapevine rootstocks,inoculated with different Glomus species,showed that G. intraradices increase theaccumulation of P and Zn mostly in theleaves, while in case of mycorrhizationwith G. mossae - the concentration of thesame elements was found to be higher inthe stems (Ozdemir et al., 2010).

Two-year study of the fruit-bearingCrimson grapevines varieties vineyardsunder both drip irrigation conditions andinoculation with G. iranicum showed that asearly as the first year, optimal colonizationof the roots of experimental plants has beenachieved. Increased yield, improved waterutilization efficiency, photosynthesis, starchaccumulation and nutrient uptake,especially P, K and Ca, have beenreported. In the second year, the positiveeffect of applied mycorrhizal fungicontinued, but with a weakening tendency.

The authors recommend regular monitoringof root colonization and re-inoculation forlong-term sustained and efficient outcomes(Nicolas et al., 2015).

A strong reverse correlation between rootcolonization and soil phosphorus has beenestablished. Vineyards with highmycorrhizal colonization showed a higherconcentration of Mn in leaves and leafpetioles, Zn- in leaf petioles and Fe- inleaves (Karagiannidis and Nikolaou 1999).

Arbuscular mycorrhizal fungi fromthe genus Glomus increased theaccessibility of certain essential nutrientelements from the host plant such asphosphorus (P), iron (Fe) and copper (Cu),which are considered to have slow mobilityin the soil (Ortas and Varma, 2007; Schnepfet al., 2008; Borde et al., 2009). The mainadvantage for the feeding of mycorrhizatedplants is the transport of slow-movingmineral ions through the hyphae. (Smithand Gianinazzi-Pearson, 1988). Fungal

240

Gianinazzi-Pearson, 1988). Гъбните хифипоемат и транспортират N към госто-приемниците от неорганични (Johansenet al., 1992; Hodge et al., 1998; Mäder etal., 2000) и органични азотни източници(Hawkins et al., 2000; Aristizabal et al.,2004), с което в значителна степенповишават приема на азот от лозовитерастения (Cheng and Baumgartner, 2004;Patrick et al., 2004).

Повишаване на толерантносттакъм воден дефицит

Толерантността към воден дефи-цит е едно от многото предимства навзаимодействието на лозовите растенияс Glomus (Nikolaou et al., 2003; Schreiner,2003; Schreiner and Linderman, 2005;Schreiner, 2007). Три вида Glomus – G.macrocarpum, G. clarum и G. etunicatum,проявяват значителна толерантност къмзасушаване на почвата (Sylvia andSchenck, 1983). В много случаи, споритена различните видове проявяват различ-на инфекциозна способност при засуша-ване, като например Glomus mosseae иG. deserticola показват по-добра инфек-циозност от G. fasciculatum (Wu et al.,2013). Инокулирането на плододаващилозови растения с Glomus iranicumнамалява значително последиците отводния стрес, подобрява фотосинтезатаи добива, и ускорява узряването наплодовете при десертния сорт"Crimson“( Nicolás et al., 2015; Lisek et al.,2016).

Механизмите на толерантност къмзасушаване остават все още недоста-тъчно проучени. Valentine et al. (2006)провеждат експерименти с едногодишни,инокулирани с AM гъби оранжерийноотглеждани лозови растения, подложенина 4 седмичен период на засушаване.Въпреки, че стресът от суша води доспад в колонизацията на АМ, са отчетенипо-високи нива на пролин и биомаса намикоризираните растенията, спрямоконтролите в периода на засушаване.Фотосинтетичният отговор на микоризи-раните растения по време на засушава-не е свързан с увеличаване на листнатамаса, подобрен електронен транспорт ипо-висока активност на ензима RuBisCO

hyphae take up and transport N to hostsfrom inorganic N sources (Johansen et al.,1992; Hodge et al., 1998; Mäder et al.,2000) and organic nitrogen sources(Hawkins et al., 2000; Aristizabal et al.,2004), which significantly increasing theuptake of nitrogen from the grapevineplants (Cheng and Baumgartner, 2004;Patrick et al., 2004).

Increasing tolerance to waterdeficit

The tolerance to water deficit isone of the many advantages of theinteraction of grapevine plants withGlomus (Nikolaou et al., 2003; Schreiner,2003; Schreiner and Linderman, 2005;Schreiner, 2007). Three species ofGlomus- G. macrocarpum, G. clarum andG. etunicatum, showed significanttolerance to soil drought (Sylvia andSchenck 1983). In many cases, spores ofdifferent species showing differentinfectivity under drought conditions, suchas Glomus mosseae and G. deserticolawhich showed better infectivity than G.fasciculatum (Wu et al., 2013). Theinoculation of fruit-bearing grapevineplants with Glomus iranicum greatlyreduces the effects of water stress,improves photosynthesis and yield, andaccelerates ripening of the fruit in dessertvariety "Crimson“ (Nicolás et al., 2015;Lisek et al., 2016).

The mechanisms of tolerance todrought remain under-explored. Valentineet al. (2006) performed experiments withone-year old, inoculated with AMFgrapevine plants, cultivated undergreenhouse conditions, exposed to a 4-week drought period. Although, droughtstress has led to a decline of the AMcolonization, the proline levels andbiomass of the mycorrhizated plants wereobserved higher than the controls duringthe drought period. The photosyntheticresponse of the mycorrhizated plantsduring droughts is linked with increasedleaf mass, improved electron transport,and higher activity of the enzyme RuBisCO

241

(Ribulose-1,5-bisphosphatecarboxylase/oxygenase), който е свързанс първата стъпка от въглерод-фиксация-та. Тези резултати демонстрират, чемикоризираните лозови растения успя-ват да използват водата по-ефективнопо време на водния дефицит. Вдопълнение, Van Rooyen et al. (2004),установяват, че устичната проводимост,нивата на транспирация и воденпотенциал на ксилема на микоризирани сG. etunicatum млади лозови растения сеувеличават в условия на засушаване.

Повишаване на толерантносттакъм солеви стрес и тежки метали

Belew et al. (2010), установяватподобряване на динамиката растеж итолерантността към солеви стрес примикоризирани с АМГ G. fasciculatum 5лозови подложки в сравнение с контрол-ните растения. Редица автори доклад-ват, че инокулиране с АМГ от р. Glomusкато Glomus geosporum (Sambandan etal., 1992), Glomus mosseae (Weissenhornet al., 1993; Turnau et al., 2001),Scutellospora dipurpurascens (Del Val etal., 1999; Wu, 2017) може да повишизначително толерантността на плодода-ващи лозови растения към почви,замърсени с тежки метали.

Повишаване на толерантносттакъм биотичен стрес

Glomus spp. повишава устойчи-востта на растенията към абиотичен ибиотичен стрес (Sylvia and Williams, 1992;Hooker and Black, 1995; Pozo et al., 2009).Повечето проучвания върху защитата отзаболявания, причинени от почвенифитопатогенни гъби, показват намалява-не на честотата на симптомите наувреждане, причинени от родоветеRhizoctonia, Fusarium, Verticillium,Phytophthora, Pythium и Aphanomycesпри микоризирани растения (Whipps,2004; Pozo et al., 2009). Petit and Gubler(2006) изследват влиянието на G.intraradices върху стъблено гниене,причинена от гъбата Cylindrocarponmacrodidymum върху Vitis rupestris cv. St.George при контролирани условия. Осеммесеца след инокулирането с патогена,

(Ribulose-1,5-bisphosphatecarboxylase/oxygenase) that is associatedwith the first stage of carbon - fixation.These results demonstrated that themycorrhizated grapevine plants manage touse water more efficiently during the waterdeficit. In addition, Van Rooyen et al.(2004), found that the stomatalconductance, transpiration levels and waterpotential of the xylem of G. etunicatummycorrhized young grapevine plants areincreasing during drought conditions.

Increasing the tolerance to saltstress and heavy metals

Belew et al. (2010), reportedimprovements of growth dynamics andsalt stress tolerance in 5 grape rootstocksinoculated with AMF G. fasciculatum ascompared to the control plants. A numberof authors reported that inoculation withAMF of genus Glomus spp. such asGlomus geosporum (Sambandan et al.,1992), Glomus mosseae (Weissenhorn etal., 1993; Turnau et al., 2001),Scutellospora dipurpurascens (Del Val etal., 1999; Wu, 2017) can significantlyincrease the tolerance of fertile grapevineplants to soils contaminated with heavymetals.

Increasing the tolerance to bioticstress

Glomus spp. enhances the plantresistance to abiotic and biotic stresses(Sylvia and Williams, 1992; Hooker andBlack, 1995; Pozo et al., 2009). The moststudies on the protection againstdiseases caused by soil phytopathogenicfungi showed a reduction of the incidenceof damage symptoms, caused by thegenera Rhizoctonia, Fusarium, Verticillium,Phytophthora, Pythium and Aphanomycesin the mycorrhizated plants (Whipps,2004; Pozo et al., 2009) . Petit andGubler (2006) investigated on the effectof G. intraradices over grape black footdisease caused by the fungusCylindrocarpon macrodidymum on Vitisrupestris cv. St. George under controlledconditions. Eight months after the

242

микоризираните растения развиватзначително по-малко листни и кореновисимптоми, в сравнение с немикроризи-раните. Резултатите от това изследванепредполагат, че приложението на G.intraradices преди засаждане могат дапомогнат за предотвратяване на болест-та стъблено гинене в разсадниците и влозовите насаждения. Установено е, челозовите насаждения, инокулирани сGlomus intraradices са по-малко податли-ви към черно стъблено гниене, причине-но от Ilyonectria spp. (Jones et al., 2014).Често срещано при микоризираните рас-тения е намаляването на вредните ефек-ти, причинени от паразитни нематоди,като Pratylenchus и Meloidogyne (de laPeña et al., 2006). Li et al. (2010), доклад-ват, че лозови растения инокулирани сG. versiforme на значително повишаваттолерантността си към ендопаразитнитегалови фитонематоди от видаMeloidogyne incognita (Lisek et al., 2016).

Други предимства на микоризнитегъби Glomus spp. в лозаро-винарскиясектор

Понастоящем, в лозаро-винарскиясектор е широко разпространено изпол-зването на химически пестициди, коитопотискат растителните патогени, а расте-жа на растенията се стимулира от синте-тични торове. Тези процедури водят донамаляване на микроорганизмовото био-разнообразие в почвата и се понижавацялостното качество на растенията.Докато толерантността на различнитепaтогени към пестицидите расте, “обед-няването” на почвите води до спад вдобива и качеството. Една от основнитепричини е свързана с намаляването наплътността и/или изчезването наестествените почвени микоризни гъби.Те от своя страна са свързани с другиполезни почвени микроорганизми, коитоса известни с повишаване на абсорби-ращата повърхност на кореновата систе-ма, предизвиквайки подобрение на хра-ненето и растежа на растението катоцяло, както и с повишаване натолерантността на растенията спрямопатогени (Schreiner and Bethlenfalvay,1995). Необходими са нововъведения в

inoculation with the pathogen,mycorrhizated plants developedsignificantly less leaf and root symptomsthan non-mycorrhizated plants. Resultsfrom this study suggest that pre-plantingapplications of G. intraradices may helppreventing black foot disease in the nurseryand in the vineyard. It was found thatvineyards inoculated with Glomusintraradices were less susceptible tograpevine trunk diseases caused byIlyonectria spp. (Jones et al., 2014).

Reducing of harmful effects caused byparasitic nematodes such as Pratylenchusand Meloidogyne (de la Peña et al., 2006)is common in mycorrhizated plants.

Li et al. (2010), reported, that grapevinesinoculated with G. versiforme significantlyincreased their tolerance to endoparasiteroot-knot phytonematodes Meloidogyneincognita (Lisek et al., 2016).

Other benefits of mycorrhizal fungiGlomus spp. in the wine sector

Currently, the use of chemicalpesticides that inhibit plant pathogens iswidespread in the wine sector, and thegrowth of plants is stimulated by syntheticfertilizers. These procedures reduce themicroorganism biodiversity in the soil andreduce the overall quality of the plants.

While the tolerance of different pathogensto pesticides is growing, soil degradationleads to a decline in yield and quality.One of the main reasons is to reduce thedensity and/or disappearance of naturalsoil mycorrhizal fungi.

They are in turn associated with otheruseful soil microorganisms known toincrease the absorption surface of theroot system, causing improved nutritionand growth of the plant as a whole, aswell as increasing the tolerance of plantsto pathogens (Schreiner andBethlenfalvay, 1995).

Innovations in plant production are

243

процеса на растениевъдното производ-ство за да се създадат растения, коитоса по-толерантни към често срещанитепатогени и са по-ефикасни в използва-нето на естествените почвени ресурси(минерални елементи, вида и др.) въввсички фази на култивирането от разсаддо самото лозе (Tsvetkov et al., 2014).Миналото десетилетие са проведенимногобройни проучвания касаещи въз-действието и ефектите на органичнатаспрямо конвенционалната система напочвени микробни динамики (Mäder et al.,2000a; Ryan and Graham, 2002; Purin etal. 2006; Freitas et al., 2011). Резултатитепоказват, че микоризните гъби доприна-сят значително за оптималния храните-лен статус на младите растения както вразсадникова фаза, така и в лозовитенасаждения. Друг важен резултат е био-защитния ефект на арбускуларно-мико-ризните гъби от от р. Glomus срещупочвени гъбни патогени (Vierheiling et al.,2008). Нещо повече, почвените гъбнипатогени се смятат за една от основнитепричини за «изтощаване» на почвата влозовите масиви и допълнителнатамикоризна инокулация на лозовите рас-тения е препоръчителна като биотехно-логична алтернатива на конвенционал-ната система за справяне с тозипроблем (Nogales et al., 2008).

needed to create plants that are moretolerant to common pathogens and aremore efficient in using natural soilresources (mineral elements, water, etc.)in all phases from planting material up tothe vineyard (Tsvetkov et al., 2014).

In the past decade, numerous studieshave been carried out on the impact andeffects of the organic against theconventional soil microbial dynamicssystem (Mäder et al., 2000a; Ryan andGraham, 2002; Purin et al., 2006; Freitaset al., 2011). The results show thatmycorrhizal fungi contribute significantlyto the optimum nutritional status of youngplants both in the nursery phase and inthe vineyard. Another important result isthe bio-protective effect of the genusGlomus against soil fungal pathogens(Vierheiling et al., 2008).

Moreover, soil fungal pathogens areconsidered to be one of the main causesof soil depletion in vineyards, and theadditional mycorrhizal inoculation of vinesis recommended as a biotechnologicalalternative to the conventional system todeal with this problem (Nogales et al.,2008).

ИЗВОДИ CONCLUSIONSЗа да се понижат негативните

ефекти върху околната среда и да сеповиши плодородието на почвите, аграр-ните политики на Европейско и световнониво предвиждат да ограничат използва-нето на химични субстанции както занаторяване така и за растителна защита.При контролирана микоризация е въз-можно значително да се подобри дина-миката на растеж на лозите при оранже-рийни и полеви условия. Ранното иноку-лиране на лозови растения в производ-ствена фаза може да допринесе впослед-ствие за оптималното развитие на тезирастения в лозовото насаждение, особе-но в случаите на недостиг на естествениарбускуларни микоризни гъби и/или кога-то се установят определени биотични иабиотични стресови условия. Това води

In order to reduce the negativeeffects on the environment, and toincrease soil fertility, agrarian policies atEuropean and world level envisagelimiting the use of chemical substancesfor both fertilization and plant protection.In controlled mycorrhization, it is possiblesignificantly improve the growth dynamicsof grapevines in greenhouse and fieldconditions. Early inoculation of grapevinesin the production phase can subsequentlycontribute to the optimal development ofthese plants in the vineyard, especially inthe case of deficiency of naturalarbuscular mycorrhizal fungi and / orwhen certain biotic and abiotic stressconditions are established.

244

до по-малко вложения в химични препа-рати и при при това качеството и дълго-срочните резултати преобладават надинтензификацията на производството.Микоризирането трябва да се разглеждакато основен фактор за почвеното плодо-родие и за подобряване на производи-телността и здравния статус на лозовитерастения. Тези ефекти водят до опазванена околната среда, тъй като намаляватвходящите количества химически вложениякато торове и/или фитосанитарни продукти.

Бъдещ прогрес в познанието завзаимодействията почва - лоза – АМГGlomus spp., идентифицирането на мар-керите, свързани с индуцираната резис-тентност, както и генерирането на пред-сказващи модели за резултат от тезивзаимодействия, ще имат важни практи-чески последици за биологичния контроли интегрираното управление на лозовитеразсадникови и производствени насаж-дения.

This leads to less chemical inputs, andthe quality and long-term results prevailover the intensification of production. Themycorrhization must be seen as a majorfactor in soil fertility and in improving theyield and health status of the grapevines.These effects lead to environmentalprotection as they reduce the inputs ofchemical inputs such as fertilizers and / orphytosanitary products.

Future progress in the knowledgeof the interactions soil - grapevine – AMFGlomus spp., the identification of markersassociated with induced resistance, aswell as the generation of predictivemodels for the result of these interactionswill have important practical implicationsfor biological control and integratedmanagement of grapevine nurseries andproduction plantations.

ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES1. Aguin, O., J. Mansilla, A. Vilarino, M. Sainz, 2004. Effects of mycorrhizalinoculation on root morphology and nursery production of three grapevine rootstocks.Am. J. Enol.Vitic, 55, 108-111.2. Akiyama, K. and H. Hayashi, 2006. Strigolactones: chemical signals forfungal symbionts and parasitic weeds in plant roots. Annals of botany, 97(6), 925-931.3. Allen M., W. Swenson, J. Querejeta, L. Egerton-Warburton, K. Treseder,2003. Ecology of mycorrhizae: a conceptual framework for complex interactions amongplants and fungi. Annual Review of Phytopathology, 41(1), 271-303.4. Almaliotis, D., N. Karagiannidis, C. Chatzissavvidis, T. Sotiropoulos, S.Bladenopoulou, 2008. Mycorrhizal colonization of table grapevines (cv. ‘Victoria’) andits relationship with certain soil parameters and plant nutrition. Agrochimica, 52, 129-136.5. Almeida R. and N. Schenck, 1990. A revision of the genus Sclerocystis(Glomaceae, Glomales). Mycologia, 82, 703-714.6. An Z., J. Hendrix, D. Hershman and G. Henson, 1990. Evaluation of the‘Most Probable Number’ (MPN) and wet-sieving methods for determining soil-bornepopulations of endogonaceous mycorrhizal fungi. Mycologia, 82, 576-581.7. Aristizabal, C., E. Rivera and D. Janos, 2004. Arbuscular mycorrhizal fungicolonize decomposing leaves of Myrica parvifolia, M. pubescens and Paepalanthus sp.Mycorrhiza, 14, 221-228.8. Arya, A., and A. E. Perelló Eds. 2010. Management of fungal plantpathogens. CABI, pp. 176.9. Balestrini, R., F. Magurno, C. Walker, E. Lumini, V. Bianciotto, (2010).Cohorts of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) in Vitis vinifera, a typical Mediterraneanfruit crop. Environmental microbiology reports, 2(4), 594-604.10. Baumgartner, K., R. Smith and L. Bettiga, 2005. Weed control and covercrop management affect mycorrhizal colonization of grapevine roots and arbuscular

245

mycorrhizal fungal spore populations in a California vineyard. Mycorrhiza, 15, 111-119.11. Bavaresco, L. and C. Fogher, 1992. Effect of root infection withPseudomonas fluorescens and Glomus mosseae in improving Fe efficiency ofgrapevine ungrafted rootstocks. Vitis, 31, 163-168.12. Belew, D., T. Astatki, M. Mokashi, Y. Getachew and C. Patil, 2010. Effectsof Salinity and Mycorrhizal Inoculation (Glomus fasciculatum) on Growth Responses ofGrape Rootstocks (Vitis spp.). S. Afr. J. EnoL Vitic., 31(2), 82-88.13. Bentivenga P. and B. Hetrick, 1991. Glomus mortonii sp. nov., a previouslyundescribed species in the Glomaceae isolated from the tallgrass prairie in Kansas.Mycotaxon, 42, 9-5.14. Bever J., J. Morton, J. Antonovics and P. Schultz, 1996. Host-dependentsporulation and species diversity of mycorrhizal fungi in a mown grassland. J. Ecol.,75, 1965-1977.15. Bidartondo M., D. Redecker, I. Hijri, A. Wiemken, T.Bruns, L. Dominguez,A. Sersic, J. Leake and D. Read, 2002. Epiparasitic plants specialized on arbuscularmycorrhizal fungi. Nature, 419 (6905), 389–392.16. Biricolti S., F. Ferrini, E. Rinaldelli, I. Tamantini, and N. Vignozzi, 1997.VAM fungi and soil lime content influence rootstock growth and nutrient content.American Journal of Enology and Viticulture, 48(1), 93-99.17. Blaszkowski J., 1991. Polish Endogonaceae. IX. Glomus aggregatum withspores forming an evanescent outermost wall. Crypt. Bot. 2/3, 130-135.18. Blaszkowski J., 1994. Polish Glomales 11. Glomus pustulatum. Mycorrhiza, 4,201-207.19. Blaszkowski J., 1995. Glomus corymbiforme, a new species in Glomales fromPoland. Mycologia, 87, 732-737.20. Blaszkowski J., 1997. Glomus gibbosum, a new species from Poland.Mycologia, 89, 339-345.21. Blaszkowski J., T. Madej and M.Tadych, 1998. Entrophospora baltica sp. nov.and Glomus fuegianum, two species in the Glomales from Poland. Mycotaxon, 68, 165-184.22. Blaszkowski J. and M. Tadych, 1997. Glomus multiforum and G.verruculosum, two new species from Poland. Mycologia, 89, 804-811.23. Blaszkowski J., M.Tadych and M. Madej, 2000. Glomus minutum, a newspecies in Glomales (Zygomycetes) from Poland. Mycotaxon, 76, 187-195.24. Bonfante, P. and A.Genre, 2010. Mechanisms Underlying Beneficial Plant-Fungus Interactions in Mycorrhizal Symbiosis. Nature Communications, 1, 48.25. Bonfante, P., and I. Anca, 2009. Plants, mycorrhizal fungi, and bacteria: anetwork of interactions. Annual review of microbiology, 63, 363-383.26. Borde, M., H. Kedar and P. Jite, 2009. Growth performance of Vitis viniferainoculated with Glomus fasciculatum. Mycorrhiza News, 21(2), 12-15.27. Brundrett M, N. Bougher, B. Dell, T. Grove, N. Malajczuk, 1996. ‘Workingwith mycorrhizas in forestry and agriculture.’ Australian Centre for InternationalAgricultural Research: Canberra.28. Brundrett M, L. Abbott and D. Jasper, 1999. Glomalean mycorrhizal fungifrom tropical Australia. I. Comparison of the effectiveness and specificity of differentisolation procedures. Mycorrhiza, 8, 305-314.29. Brundrett M and W. Kendrick, 1990. The roots and mycorrhizas of herbaceouswoodland plants. I. Quantitative aspects of morphology. New Phytologist, 114, 457-468.30. Bücking H., J.Abubaker, M. Govindarajulu, M. Tala, P. Pfeffer, G.Nagahashi, and Y. Shachar Hill, 2008. Root exudates stimulate the uptake andmetabolism of organic carbon in germinating spores of Glomus intraradices. New

246

Phytologist, 180(3), 684-695.31. Bücking, H., E. Liepold and P. Ambilwade, 2012. The role of the mycorrhizalsymbiosis in nutrient uptake of plants and the regulatory mechanisms underlying thesetransport processes. INTECH Open Access Publisher In32. Cheng, X. and K. Baumgartner, 2005. Overlap of grapevine and cover croproots enhances interactions among grapevines, cover crops, and arbuscularmycorrhizal fungi. In Soil Environment and Vine Mineral Nutrition: SymposiumProceedings and Related Papers. San Diego, CA: American Society of Enology andViticulture,. 171-174.33. Cheng, X., and K.Baumgartner, 2004. Survey of arbuscular mycorrhizalfungal community in Northern California vine- yards and mycorrhizal colonizationpotential of grapevine nursery stock. Hort Sci, 39, 1702-1706.34. De Boer W., L. Folman, R. Summerbell, L. Boddy, 2005. Living in a fungalworld: impact of fungi on soil bacterial niche development. FEMS Microbiol. Rev., 29,795-811.35. de la Peña, E., S. Rodriguez-Echeverria, W. van der Putten, H. Freitas, M.Moens, 2006. Mechanism of control of root-feeding nematodes by mycorrhizal fungi inthe dune grass Ammophila arenaria. New Phytol, 169, 829-840.36. Deal, R., C. Boothroyd and W. Mai, 1971. Replanting of vineyards and itsrelationship to vesicular-arbuscular mycorrhiza. Phytopathology, 62, 172-175.37. Del Val C, J. Barea and C. Azcon-Aguilar, 1999. Diversity of arbuscularmycorrhizal fungus populations in heavy metal contaminated soils. Appl EnvironMicrobiol, 99, 718-723.38. Dighton, J., Jr. White, J. White, P. Oudemans (Eds.), 2005. The fungalcommunity: its organization and role in the ecosystem. CRC Press.39. Freitas, N., A. Yano-Melo, F. da Silva, N. de Melo, L. Maia, 2011. Soilbiochemistry and microbial activity in vineyards under conventional and organicmanagement at Northeast Brazil. Sci. Agric., 68 (2), 223-229.40. Garcia-Garrido J. and J. Ocampo, 2002. Regulation ofthe plant defenceresponse in arbuscular mycorrhizal symbiosis. J. Exp. Bot., 53 (373), 1377-1386.41. Gerdemann J. W. and J. Trappe, 1974. The Endogonaceae in the PacificNorthwest. Myc. Memoir, 5, 1-76.42. Giovannetti M., L. Avio and L. Salutini, 1991. Morphological, cytochemical,and ontogenetic characteristics of a new species of vesicular-arbuscular mycorrhizalfungus. Canad. J. Bot., 69, 161-167.43. Guerra, B. and K. Steenwerth, 2012. Influence of floor managementtechnique on grapevine growth, disease pressure, and juice and wine composition: areview. Am. J. Enol. Viticult., 63, 149-164.44. Halary S., L. Daubois, Y. Terrat, S. Ellenberger, J. Wöstemeyer and M.Hijri, 2013. Mating type gene homologues and putative sex pheromone-sensingpathway in arbuscular mycorrhizal fungi, a presumably asexual plant root symbiont.Plos ONE. 8 (11), e8072945. Halary S., S. Malik, L. Lildhar, C. Slamovits, M. Hijri, N. Corradi, 2011.Conserved meiotic machinery in Glomus spp., a putatively ancient asexual fungallineage. Genome Biol Evol. 3, 950-8446. Hawkins, H., A. Johansen and E. George, 2000. Uptake and transport of organicand inorganic nitrogen by arbuscular mycorrhizal fungi. Plant and Soil, 226: 275-285.47. Heijden, M. G., F. Martin, M. Selosse, I. Sanders, 2015. Mycorrhizal ecologyand evolution: the past, the present, and the future. New Phytologist, 205(4), 1406-1423.48. Hepper C., 1985. Influence of age of roots on the pattern of vesicular-

247

arbuscular mycorrhizal infection in leek and clover. New Phytologist 101, 685-693.49. Hildebrandt U., K. Janetta and H. Bothe, 2002. Towards growth of arbuscularmycorrhizal fungi independent of a plant host. Appl. Environ. Microbiol. 68, 1919-24.50. Hodge, A., C. Campbell and A. Fitter, 2001. An arbuscular mycorrhizalfungus accelerates decomposition and acquires nitrogen directly from organic material.Nature, 413, 297-299.51. Hooker, J. and K. Black, 1995. Arbuscular mycorrhizal fungi as componentsof sustainable soil-plant systems. Crit. Rev. Biotechnol., 15, 201-212.52. http://bugs.bio.usyd.edu.au/learning/resources/Mycology/Plant_Interactions/Mycorrhizas/Arbuscular/plantsSoil.shtml53. Jarstfer A. and D. Sylvia, 1993. Inoculum production and inoculation strategiesfor vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi. In: ‘Soil microbial ecology: applications inagricultural and environmental management.’ (Ed. FB Metting Jr.), 349-377.54. Johansen, A., I. Jakobsen and E. Jensen, 1992. Hyphal transport of 15N-labeled nitrogen by a vesicular-arbuscular mycorrhizal fungus and its effect ondepletion of inorganic soil-N. New Phytologist, 122: 281-288.,55. Jones, E., S. Hammond, C. Blond, D. Brown and H. Ridgway, 2014.Interaction between arbuscular mycorrhizal fungi and rootstock cultivar on thesusceptibility to infection by Ilyonectria species. Phytopathologia Mediterranea, 53(3),582-583.56. Kara, Z., A. Sabir and S. Duman, 2011. Effects of Mycorrhizal Applications onVegetative Development of Grape Cuttings. Bulletin UASVM Horticulture, 68 (2), 269-270.57. Karagiannidis, N., and N. Nikolaou, 1999. Arbuscular mycorrhizal rootinfection as an important factor of grapevine nutrition status. Multivariate analysisapplication for evaluation and characterization of the soil and leaf parameters [Vitisvinifera L.-Greece]. Agrochimica (It).58. Karagiannidis, N., N. Nikolaou, I. Ipsilantis and E. Zioziou, 2007. Effects ofdifferent N fertilizers on the activity of Glomus mosseae and on grapevine nutrition andberry composition. Mycorrhiza, 18, 43-50.59. Karagiannidis, N., D. Velemis, and N. Stavropoulos, 1997. Rootcolonization and spore population by VA571 mycorrhizal fungi in four grapevinerootstocks. Vitis, 36, 57-60.60. Kirk P., P. Cannon, D. Minter and J. Stalpers, 2008. Dictionary of the Fungi(10th ed.). Wallingford, UK: CABI, 287.61. Koske R., 1985. Glomus aggregatum emended: A distinct taxon in the Glomusfasciculatum complex. Mycologia, 77, 619-630.62. Koske R., C. Friese, C. Walker and Y. Dalpé, 1986. Glomus pustulatum: Anew species in the Endogonaceae. Mycotaxon, 26, 143-149.63. Leake, J., D. Johnson, D. Donnelly, G. Muckle, L. Boddy, D. Read, 2004.Networks of power and influence: the role of mycorrhizal mycelium in controlling plantcommunities and agroecosystem functioning. Canadian Journal of Botany, 82: 1016-1045.64. Li, H., G. Yang, H. Shu, Y. Yang, B. Ye, I. Nishida, C. Zheng, 2010.Colonization by the Arbuscular Mycorrhizal Fungus Glomus versiforme induces aDefense Response against the Root-knot Nematode Meloidogyne incognita in theGrapevine (Vitis amurensis Rupr.), Which Includes Transcriptional Activation of theClass III Chitinase Gene VCH3. Plant Cell Physiol., 47 (1), 154-163.65. Linderman, R., and E. Davis, 2001. Comparative response of selectedgrapevine rootstocks and cultivars to inoculation with different mycorrhizal fungi.American Journal of Enology and Viticulture, 52(1), 8-11.

248

66. Lisek J., L. Sas-Paszt, E. Derkowska, T. Mrowicki, M. Przybył, M. Frąc,2016. Growth, Yielding and Healthiness of Grapevine Cultivars ‘Solaris’ and ‘Regent’inResponse to Fertilizers and Biostimulants. Journal of Horticultural Research, 24(2), 49-60.67. Mäder P., H. Vierheilig, R. Streitwolf-Engel, T. Boller, B. Frey, P. Christie,A. Wiemken, 2000. Transport of 15N from a soil compartment separated by apolytetrafluoroethylene membrane to plant roots via the hyphae of arbuscularmycorrhizal fungi. New Phytologist, 146, 155-16168. Menge, J., D. Raski, L. Lider, E. Johnson, N. Jones, J. Kissler, C.Hemstreet, 1983. Interactions between mycorrhizal fungi, soil fumigation, and growthof grapes in California. Am. J. Enol. Vitic., 34, 117-12169. Nappi P., R. Jodice, A. Luzzati, L. Corino, 1985. Grapevine root system andVA mycorrhizae in some soils of Piedmont (Italy). Plant Soil, 85, 205-210.70. Nicolás E., J. Maestre-Valero, J. Alarcón, F. Pedrero, J. Vincente-Sánchez,A. Bernabé, J. Gómez-Montiel, J. A. Hernández, F. Fernández, 2015. Effectivenessand persistence of arbuscular mycorrhizal fungi on the physiology, nutrient uptake andyield of Crimson seedless grapevine. The Journal of Agricultural Science 153(6), 1084-1096.71. Nieto A., F. Figueres, and M. Pinós, 2012. Contribution of arbuscularmycorrhizae to grapevine cultivation. Tierras de Castilla y León: Agricultura, (193),110-114 (esp).72. Nikolaou, N., K. Angelopoulos and N. Karagiannidis, 2003. Effects ofdrought stress on mycorrhizal and non-mycorrhizal ‘Cabernet Sauvignon’ grapevine,grafted onto various rootstocks. Experimental Agric., 39, 241-252.73. Nogales, A., A. Camrubí, V. Estaún, C. Calvet, 2008. Mycorrhizal inoculationof grapevines in replant soils: improved field application and plant performance.http://www.recercat.net/bitstream/handle/2072/13365/Nogaleset, 1-5.74. Oehl, F., E. Sieverding, K. Ineichen, P. Mäder, A. Wiemken, T. Boller, 2009.Distinct sporulation dynamics of arbuscular mycorrhizal fungal communities fromdifferent agroecosystems in long-term microcosms. Agric. Ecosys. Environ., 134, 257-268).75. Oehl, F., E. Sieverding, K. Ineichen, E.-A. Ris, T.Boller, A. Wiemken, 2005.Community structure of arbuscular mycorrhizal fungi at different soil depths inextensively and intensively managed agroecosystems. New Phytologist, 165, 273-283.76. Öpik M., M. Moora, J. Liira, U. Koljalg, M. Zobel, R. Sen, 2003. Divergentarbuscular mycorrhizal fungal communities colonize roots of Pulsatilla spp. in borealScots pine forest and grassland soils. New Phytologist, 160, 581-593.77. Öpik M, M. Moora, J. Liira, M. Zobel, 2006. Composition of root-colonizingarbuscular mycorrhizal fungal communities in different ecosystems around the globe.Journal of Ecology, 94: 778-790.78. Ortas, I. and A. Varma, 2007. Field trials of bioinoculants. Chapter 26. In:Oelmuller, R. and A. Varma (eds.), Modern tools and techniques, Springer-Verlag,Germany, 11: 397-413.79. Ozdemir, G., C. Akpinar, A. Sabir, H. Bilir, S. Tangolar, I. Ortas, 2010.Effect of Inoculation with Mycorrhizal Fungi on Growth and Nutrient Uptake ofGrapevine Genotypes (Vitis spp.). Europ. J. Hort. Sci., 75 (3), 103-110.80. Patrick, A., R. Smith, K. Keck, A. Berry, 2004. Grapevine uptake of 15N-labeled nitrogen derived from a winter-annual leguminous cover-crop mix. AmericanJournal of Enology and Viticulture, 55, 187-190.81. Petit, E. and W. Gubler, 2006. Influence of Glomus intraradices on black footdisease causedby Cylindrocarpon macrodidymum on Vitis rupestris under controlledconditions. Plant Diseases, 90, 1481-1484.

249

82. Pozo, M., A. Verhage, J. Garcia-Andrade, M. Garcia, C. Azcon-Aguilar,2009. Priming plant defence against pathogens by arbuscular mycorrhizal fungi. In:Mycorrhizas-Functional Processes and Ecological Impact, Springer Berlin Heidelberg,123-135.83. Purin, S., O. Klauberg-Filho and S. Sturmer, 2006. Mycorrhizae activity anddiversity in conventional and organic apple orchards from Brazil. Soil Biol.andBiochem., 38(7), 1831-1839.84. Ravichandra, N. G., 2014. Horticultural nematology. New Dehli: Springer3(25), 232.85. Ryan, M. and J. Graham, 2002. Is there a role for arbuscular mycorrhizal fungiin production agriculture? Plant and Soil, 244, 263-271.86. Sambandan K, K. Kannan and N. Raman, 1992. Distribution of vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi in heavy metal polluted soils of Tamil Nadu, India. JEnviron Biol 13,159-167.87. Schnepf, A., T. Roose and P. Schweiger, 2008. Impact of growth and uptakepatterns of arbuscular mycorrhizal fungi on plant phosphorus uptake – a modellingstudy. Plant Soil, 312: 85-99.88. Schreiner, R. and G. Bethlenfalvay, 1995. Mycorrhizal interactions insustainable agriculture. Crit. Rev. Biotechnol., 15, 271-285.89. Schreiner R., 2007. Effects of native and nonnative arbuscular mycorrhizalfungi on growth and nutrient uptake of ‘Pinot noir’ (Vitis vinifera L.) in two soils withcontrasting levels of phosphorus. Applied soil ecology, 36(2), 205-215.90. Schreiner, R., and R. Linderman, 2005. Mycorrhizal colonization in drylandvineyards of the Willamette Valley, Oregon. Small Fruits Review, 4(3), 41-55.91. Schreiner, R., 2003. Mycorrhizal colonization of grapevine rootstocks underfield conditions. Am. J. Enol. Vitic., 54, 143-149.92. Schubert, A., S. Cammarata and I. Eynard, 1988. Growth and rootcolonization of grapevines inoculated with different Mycorrhizal endophytes.HortScience, 23, 302-303.93. Smith S. and D. Read, 2008. Mycorrhizal symbiosis, 3rd edn. AcademicPress, London94. Smith, S. and V. Gianinazzi-Pearson, 1988. Physiological interactionsbetween symbionts in vesicular-arbuscular mycorrhizal plants. Annual Review of PlantPhysiology and Plant Molecular Biology, 39, 211-244.95. Stockinger, H., C. Walker and A. Schüßler, 2009. ‘Glomus intraradicesDAOM197198’, a model fungus in arbuscular mycorrhiza research, is not Glomusintraradices. New Phytol, 183, 1176-1187.96. Sylvia D., J. Fuhrmann, P. Hartel, D. A. Zuberer, 2005. Principles andapplications of soil microbiology. Upper Saddle River, NJ, Pearson, 417-420.97. Sylvia D. and N. Schenck, 1983. Germination of chlamydospores of threeGlomus species as affected by soil matric potential and fungal contamination.Mycologia, 75, 30-3598. Sylvia, D. and S. Williams, 1992. Vesicular-arbuscular mycorrhizae andenvironmental stress. In: Mycorrhizae in Sustainable Agriculture. G. J. Bethlenfalvayand L.R.G. (Eds.), American Society of Agronomy and Soil Science Society ofAmerica, Madison, WI, 101-124.99. Tamasloukht, M., N. Séjalon-Delmas, A. Kluever, A. Jauneau, C. Roux, G.Bécard, P. Franken, 2003. Root Factors Induce Mitochondrial-Related GeneExpression and Fungal Respiration during the Developmental Switch from Asymbiosisto Presymbiosis in the Arbuscular Mycorrhizal Fungus. Gigaspora rosea. Plant

250

physiology, 131(3), 1468-1478.100. Tsvetkov, I., T. Dzhambazova, V. Kondakova, R. Batchvarova, 2014.Mycorrhizal fungi Glomus spp. and Trichoderma spp. in viticulture (review). BulgarianJournal of Agricultural Science, 20(4), 849-855.101. Tulasne, L. and C. Tulasne, 1844. Fungi nonnulli hypogaei, novi v. minuscogniti. Giornale Botanico Italiano. 2(7-8), 55-63.102. Turnau, K., P. Ryszka, V. Gianinazzi-Pearson, D. Van Tuinen, 2001.Identification of arbuscular mycorrhizal fungi in soils and roots of plants colonizing zincwastes in southern Poland. Mycorrhiza, 10(4), 169-174.103. Valentine, A., P. Mortimer, M. Lintnaar, R. Borgo, 2006. Drought responsesof arbuscular mycorrhizal grapevines. Symbiosis, 41(3), 127-133.104. van Rooyen, M., A. Valentine and E. Archer, 2004. Arbuscular MycorrhizalColonisation Modifies the Water Relations of Young Transplanted Grapevines (Vitis).S. Afr. J. Enol. Vitic., 25 (2), 37-42.105. Verbruggen E, M. van der Heijden, J. Weedon, G. Kowalchuk, A, W.Roling, 2012. Community assembly, species richness and nestedness of arbuscularmycorrhizal fungi in agricultural soils. Molecular Ecology, 21, 2341-2353.106. Vierheilig, H., S. Steinkellner, T. Khaosaad, J. M. Garcia-Garrido, 2008.The biocontrol effect of mycorrhization on soilborne fungal pathogens and theautoregulation of the AM symbiosis: one mechanism, two effects? In: Mycorrhiza, A.Varma (ed.), Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 307-320.107. Virginia R., M. Jenkins and W. Jarrell, 1986. Depth of root symbiontoccurrence in soil. Biology and Fertility of Soils, 2, 127-130.108. Vivier, M., and I. Pretorius, 2002. Genetically tailored grapevines for the wineindustry. Trends Biotechnol, 20, 472-478.109. Watson D. and P. Millner, 1996. Assessment of Glomalean speciesbiodiversity as influenced by trapping methods. In: ‘Programs and abstracts of the firstinternational conference on mycorrhizae.’ (Eds TM Szaro and TD Bruns), 125.110. Weissenhorn, I., C. Leyval and J. Berthelin, 1993. Cd-tolerant arbuscularmycorrhizal (AM) fungi from heavy-metal polluted soils. Plant and Soil, 157(2), 247-256.111. Whipps, J. M., 2004. Prospects and limitations for mycorrhizas in biocontrol ofroot pathogens. Can. J. Bot, 82: 1198-1227.112. Wu, Q. S. (Ed.), 2017. Arbuscular Mycorrhizas and Stress Tolerance of Plants.Springer.113. Yang Y, Y. Song, H. Scheller, A. Ghosh, Y. Ban, H. Chen, M. Tang, 2015.Community structure of arbuscular mycorrhizal fungi associated with Robiniapseudoacacia in uncontaminated and heavy metal contaminated soils. Soil BiolBiochem, 86, 146-158,114. Zajicek J., B. Hetrick and K. Owensby, 1986. The influence of soil depth onmycorrhizal colonization of forbs in the tallgrass prairie. Mycologia, 78, 316-320.115. Zhang Y., C. Zhong, Y. Chen, Z. Chen, Q. Jiang, C. Wu and K.Pinyopusarerk, 2010. Improving drought tolerance of Casuarina equisetifoliaseedlings by arbuscular mycorrhizas under glasshouse conditions. New Forest, 40(3),261-271.

251

Journal of Mountain Agriculture on the Balkans, 2017, 20 (1), 251-258 ISSN 1311-0489 (Print)Research Institute of Mountain Stockbreeding and Agriculture, Troyan ISSN 2367-8364 (Online)

Усвояване на минерални елементи и натрупванена сухо вещество при микоризирани разсадникови

растения Гизела 6/Ван

Иван Цветков1*, Евлоги Марков2, Теодора Джамбазова1,Диян Георгиев3

1Агробиоинститут, бул. Драган Цанков 8, 1164 София, България2Институт по почвознание, агротехнологии и защита на растенията

“Н. Пушкаров“, ул. Шосе Банкя 7, 1331 София, България3Институт по планинско животновъдство и земеделие, ул. “Васил Левски” 281,

5600 Троян, България*E-mail: ivantsvetkov@abi.bg

Mineral elements uptake and dry matter accumulationin mycorrhizated nursery plants Gisela 6/Van

Ivan Tsvetkov1*, Evlogi Markov2, Teodora Dzhambazova1,Diyan Georgiev3

1Agrobioinstitute, 8 Dragan Tsankov Blvd., 1164 Sofia, Bulgaria2Institute of Soil Science, Agrotechnologies and Plant Protection

“N. Pushkarov“, 7 Shausee Bankya Str., 1331 Sofia, Bulgaria3Research Institute of Mountain Stockbreeding and Agriculture, 281 Vasil Levski Str.,

5600 Troyan, Bulgaria

РЕЗЮМЕ SUMMARYЦелта на изследването е да се

проучи влиянието на различни мико-ризни гъби върху усвояването на мине-рали и натрупването на сухо веществопри разсадникови овощни растенияГизела 6/Ван. Натрупването на суховещество е анализирано два пъти презвегетационния период (през май иоктомври). Паралелно са проведенианализи по отношение усвояването иразпределението на шест основнимакро и микроелементи (N, P, K, Ca,Mg, Fe) от експерименталните расте-ния. Получените резултати показват, чепо отношение на свежо тегло Glomusварианта изпреварва контрола 1 с14,47% и контрола 2 с 22,60%. По

Тhe aim of the study is toinvestigate the influence of differentmycorrhizal fungi on the absorption ofminerals and accumulation of dry matterin nursery fruit plants Gisela 6 / Van. Theaccumulation of dry matter was analyzedtwice during the vegetation period (Mayand October). Parallel analyzes wereconducted regarding the mineral uptakeand distribution of six major macro- andmicroelements (N, P, K, Ca, Mg, Fe) fromthe experimental plants. Obtained resultsshows that concerning fresh weightGlomus variant overrun Control 1 with14,47% and Control 2 with 22,60%.

In case of the dry weight the same

252

отношение на сухото тегло, същитепроценти са дори повече – съответно21,93% и 27,13%. Бихме могли да отбе-лежим също, че вариантите включващимикоризните гъби Glomus и Trichodermaпоказват по-добра способност за натруп-ване на свежа и суха биомаса вприсадниковата част на растението,което е от много важно значение задоброто развитие на присадения сорт.Двата варианта демонстрират също инай-добри показатели по отношениеусвояване на минерални елементи:вариантът Glomus – при акумулиранетона N и Fe, а варианта Trichoderma – приакумулирането на Mg. По отношение наусвояването на минералните елементиK и Ca, всички експериментални расте-ния показват сходни стойности, в рам-ките на стандартното отклонение.

Ключови думи: Glomusintraradices, Trichoderma harzianum T22,овощен разсадник, усвояване наминерални елементи при растенията,натрупване на сухо вещество

percentages are even more – 21,93% and27,13% respectively.

We could noticed also that the variants,including mycorrhizal fungi Glomus andTrichoderma demonstrated more freshand dry biomass accumulation ability inscion parts of the plant which is veryimportant for good development of thegrafted variety.

Both two variants shows also best mineraluptake rates: the variant Glomus – in Nand Fe accumulations, Trichoderma – inMg ones.

Concerning K and Ca mineral elementsuptake all experimental plants showedvery close accumulation rates, inframework of standard deviation.

Key words: Glomus intraradices,Trichoderma harzianum T22, fruit nursery,mineral elements uptake in plants, drymatter accumulation

УВОД INTRODUCTIONМикоризите са симбиотични асо-

циации между почвените гъби и коренитена растенията. Те насърчават усвояване-то на вода и хранителни вещества чрезобширна мрежа от хифи, което позволявана растенията да усвояват по-големиобеми от почвата (Pigna et al., 2014). Тесъщо стимулират механизмите на защитана растенията срещу биотични и абиотич-ни стресови фактори (Carrillo et al., 2016).Използването на полезни биологичнивзаимодействия, като микоризиращатаактивност, предлага естествен начин заподобряване на храненето на растениятаи успешното създаване на култури.(Castillo et al., 2008). Повишените темповена растеж в микоризираните растениянай-често се дължат на повишено усвоя-ване на хранителни вещества. Или мико-ризните гъби изглежда, че повишаватнатрупването на хранителни вещества,особено за елементи, които са неподвиж-ни в почвите, защото неорганичните йонидифундират бавно (като P, Cu, Zn и Ca)

Mycorrhizae are symbioticassociations between soil fungi and theroots of the plants. They promoting theabsorption of water and nutrients throughan extensive network of hyphae whichallowing plants to explore larger volumesof soil (Pigna et al., 2014). They alsostimulate the plant’s defense mechanismsagainst biotic and abiotic stresses (Carrilloet al., 2016). The use of beneficialbiological interactions such as themycorrhizal activity offers a natural way ofimproving plant nutrition and thesuccessful establishment of crops.(Castillo et al., 2008). Increased growthrates in mycorrhizal plants have mostoften been attributed to increased nutrientuptake. Either mycorrhizal fungi appear toincrease nutrient acquisition, especiallyfor elements that are immobile in soils,because inorganic ions diffuse slowly(such as P, Cu, Zn, and Ca) or when (likeboth N and P) they are present in complex

253

или когато (като N и P) присъстват вкомплексни органични форми (Mondragon-Valero et al., 2017). Днес микоризните гъбиса широко използвани в селското сто-панство, градинарството и горското сто-панство, както и за рекултивация на окол-ната среда, за увеличаване на добива издравето на растенията и за огранича-ване на приложението на агрохимикали(Smith and Smith, 2011; Beltrano et al.,2013; Jiang et al., 2013). Микоризнатасимбиоза се счита за важен метод заподпомагане на отглеждането на полскикултури, дори при висока соленост или врайони склонни към недостиг на вода илихранителни вещества (Malik et al., 2017;Saxena et al., 2017). Докато неестествена-та инфекция е ефективна в разсадници-те, някои проблеми все още не са реше-ни, като например трудността да се про-изведе голямо количество комерсиаленсвободен от патогени продукт, оскъднотопознаване на взаимодействията междугостоприемника и гъбите, вероятната конку-ренция с почвени гъби, невъзможността дасе стерилизира разсадниковата почва(Bavaresco et al., 2011; Viera et al., 2017).

Целта на изследването е да сеизследва влиянието на различни мико-ризни гъби върху усвояването на мине-рали и натрупването на сухо веществов разсадникови овощни растения Gisela6 / Van.

organic forms (Mondragon-Valero et al.,2017). Nowadays, mycorrhizal fungi havebeen widely used in agriculture,horticulture, and forestry programs, aswell as for environmental reclamation, toincrease crop yield and health and to limitthe application of agrochemicals (Smithand Smith, 2011, Beltrano et al., 2013,Jiang et al., 2013).

Mycorrhizal symbiosis is considered animportant method to aid the cultivation offield crops, even under high salinity or inareas prone to water or nutrientdeficiencies (Malik et al., 2017; Saxena etal., 2017). While the artificial infection iseffective in the nurseries, some problemshave not yet been solved, such as thedifficulty to produce a large amount ofcommercial pathogen-free product, thescarce knowledge on the host-fungusinteractions, the likely competition with thesoil borne fungi, the impossibility tosterilize the nursery soil (Bavaresco et al.,2011; Viera et al.,2017).

Тhe aim of the study is toinvestigate the influence of differentmycorrhizal fungi on the absorption ofminerals and accumulation of dry matterin nursery fruit plants Gisela 6 / Van.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИ MATERIAL AND METHODSIn vitro получени и микоризирани

(Таблица 1) подложки Gisela 6 сапроизведени от SME Fitotechniki-Greeceв рамките на проект на ЕK FP7SITINPLANT. Те са засадени в българ-ското експериментално поле напроекта (област Сливен). Подложкитеса присадени 5 месеца след засажданесъс сертифицирани пъпки от черешовсорт "Ван" чрез Т-пъпково присаждане(10 cm от нивото на почвата, с едно-пъпкови присадки) (Hartman et al.,1997)(Фигура 1).

In vitro obtained and mycorrhizated(Table 1) Gisela 6 rootstocks wereproduced by SME Fitotechniki- Greece inframework of EC FP7 SITINPLANTproject. It was planted in the Bulgarianproject experimental field (Sliven region).The rootstocks were grafted 5 monthsafter planting with certified buds fromcherry variety “Van” by T-budding (10 cmfrom the soil level, with one-bud scions)(Hartman et al., 1997) (Figure 1).

254

Таблица 1. Микоризиране на експерименталните растения Gisela 6/VanTable 1. Mycorrhizations of the experimental plants Gisela 6/Van

Фиг. 1. Gisela 6/cv.Van експериментални разсадникови растения (мaй-юни-юли-септември-ноември)Fig. 1. Gisela 6/cv.Van experimental nursery plants (May-June-July-September-November)

Анализите на натрупването насвежо / сухо вещество и усвояването наминерални елементи са извършени вначалото и в края на вегетацията наприсадените растения в цикъла на раз-садника. Унищожени са и са анализи-рани по 3 индивидуални растения(репликации) за всеки експерименталенвариант. Всяко растение е разделено начетири части (проби): корен на подлож-ката, горна част на подложката, леторастна сорта, листа на сорта (A, B, C, D).Анализи за акумулирането на свежо /сухо вещество са извършени за всякачаст от растението (проби). Среднитестойности за акумулирането на свежо /сухо вещество от 1 растение са изчисле-ни като сума от средните стойности завсяка част на растението (A + B + C + D).FW / DW стойностите са изчислени набаза съотношението на средните стой-ности на свежото тегло на цялото рас-тение към средните стойности на сухототегло. Всяка проба е анализирана поотношение усвояване на шест основнимакро и микроелементи (N, P, K, Ca, Mg,Fe), по методи, описани от Penkov et al.(1981).

Analysis of fresh/dry matteraccumulation and mineral elementsuptake were done at the start and at theend of plant vegetation of the graftedplants in nursery cycle. It was destroyedand analyzed tree individual plants(replications) per each experimentalvariant. Every plant is separated to fourparts (samples): rootstock root, rootstockupper part, variety shoot, variety leaves(A, B, C, D). Fresh/dry matteraccumulation analyses have done foreach plant part (sample). Average valuesof the plant fresh/dry matter accumulationof 1 plant were calculated as aggregateamount of average values of each plantparts (samples) (A+B+C+D). FW/DWratios were present as coefficients,obtained by dividing of average plantfresh weight to average plant dry weight.Each sample was analysed for mineraluptake of six basic macro andmicroelements (N, P, K, Ca, Mg, Fe) bythe methods described by Penkov et al.(1981).

255

РЕЗУЛТАТИ И ОБСЪЖДАНЕ RESULTS AND DISCUSSIONПолучените резултати показват, че

по отношение на свежо тегло Glomusвариант изпреварва Control 1 с 14,47% иControl 2 с 22,60%. При сухото теглосъщите проценти са още по-високи –съответно с 21,93% и 27,13%. Можемсъщо така да отбележим, че вариантите,включващи микоризните гъби Glomus иTrichoderma демонстрират по-голямаспособност за натрупване на суха и сухабиомаса в присадниковите части отрастението, което е много важно задоброто развитие на присадения сорт(Таблица 2, Таблица 3).

Obtained results shows thatconcerning fresh weight Glomus variantoverrun Control 1 with 14,47% andControl 2 with 22,60%. In case of the dryweight the same percentages are evenmore- 21,93% and 27,13% respectively.We could noticed also that the variants,including mycorrhizal fungi Glomus andTrichoderma demonstrated more freshand dry biomass accumulation ability inscion parts of the plant which is veryimportant for good development of thegrafted variety (Table 2, Table 3).

Таблица 2. Акумулиране на свежо и сухо вещество (начало на вегетация)Table 2. Аccumulation fresh/dry matter (start of vegetation)

Таблица 3. Акумулиране на свежо и сухо вещество (край на вегетация)Table 3. Аccumulation fresh/dry matter (end of vegetation)

256

И двата варианта показват също най-високи стойности на усвояване на мине-рални елементи (Таблица 4): вариантGlomus при акумулиране на N и Fe, авариант Trichoderma – на Mg. По отно-шение на усвояването на минералнитеелементи К и Ca всички експерименталнирастения показаха много близки стойностина акумулиране, в рамките на стандарт-ното отклонение.

Both two variants shows also best mineraluptake rates (Table 4): the variant Glomus –In N and Fe accumulations, Trichoderma- inMg ones. Concerning K and Ca mineralelements uptake all experimental plantsshowed very close accumulation rates, inframework of standard deviation.

Таблица 4. Усвояване на минерални елементи от експерименталните растенияTable 4. Mineral elements uptake of experimental plants

Legend/Легенда: experimental variants/експериментални варианти

ИЗВОДИ CONCLUSIONSНашите проучвания показаха, че

микоризните третирания имат положите-лен ефект върху натрупването на мине-рали и сухо вещество при разсадниковиовощни растения Gisela 6 / Van. Гъбнитеинокулации, стимулират растежа нарастенията, натрупването на биомаса и

Our studies showed thatmycorrhiza treatments have a positiveeffect on mineral uptake and dry matteraccumulation of Gisela 6/Van nurseryplants. The fungal inoculations promotingplant growth, biomass accumulation andmineral nutrients absorption and could

257

абсорбцията на минерални хранителнивещества и биха могли да дадат важенпринос за по-нататъшното развитие наовощните растения. Приложението намикоризни гъби в разсадниковия цикълизглежда обещаваща техника, но санеобходими допълнителни проучвания,за да се разберат по-добре взаимодей-ствията растение-почва микроорганизми(естествени почвени и доставени) и какда се запази ефективността на изкустве-ните инокулуми по време на жизненияцикъл на растенията.

make an important contribution to furtherfruit plants development.

The implementation of mycorrhizal fungiin the nursery cycle seems to be apromising technique, but further studiesare necessary in order to have betterunderstanding of plant- soil-microorganisms (natural soil- borne andsupplied) interactions and how to keepeffective the artificial inoculums along theplant life cycle.

ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES1. Bavaresco, L., M. Gatti, M. Zamboni, C. Fogher, F. Ferrarri, 2011. Role ofartificial mycorrhization on iron uptake in calcareus soils, on stilbene root synthesis andin other physiological processes in grapevine. In: Proceedings of 33rd World Congressof Vine and Wine, 20-25 June 2010, Tbilissi, Georgia (O.I.V. eds.), 113-119.2. Beltrano, J., M. Ruscitti, M. Arango, M. Ronco, 2013. Effects of arbuscularmycorrhiza inoculation on plant growth, biological and physiological parameters andmineral nutrition in pepper grown under different salinity and P levels. J. Soil Sci. PlantNutr., 13, 123-141.3. Carrillo, R., J. Guerrero, M. Rodríguez, C. Merino-Gergichevich, 2016.Colonization of blueberry (Vaccinium corymbosum) plantlets by ericoid mycorrhizaeunder nursery conditions. Ciencia e Investigación Agraria, 42(3), 365-374.4. Castillo, C., I. Astroza, F. Borie, R. Rubio, 2008. Efecto de cultivoshospederos y no hospederos sobre propágulos micorrícicos arbusculares. J. Soil Sci.Plant Nutr., 8, 37-54.5. Hartmann, H., D. Kester, F. Davies, R. Geneve, 1997. Plan Propagation:Principles and Practices, 6th edition. Prentic Hall, Upper Saddle River NJ. (eds.), 770-790.6. Jiang, W., G. Gou and Y. Ding, 2013. Influences of arbuscular mycorrhizalfungi on growth and mineral element absorption of Chenglu hybrid bamboo seedlings.Pak. J. Bot., 45(1), 303-310.7. Malik, N., A. Nunez and L. McKeever, 2017. Mycorrhizal InoculationIncreases Growth and Induces Changes in Specific Polyphenol Levels in OliveSaplings. Journal of Agricultural Science, 9(2), 1-7.8. Mondragon-Valero, A., I. Lopez-Cortes, D. Salazar, P. de Córdova, 2017.Physical mechanisms produced in the development of nursery almond trees (Prunusdulcis Miller) as a response to the plant adaptation to different substrates.Rhizosphere, 3, 44-49.9. Penkov, M., Y. Dimitrova, I. Hristov, Y. Kozarov, 1981. Guide of Soilknowledge and soil analyses. (BAS Eds.), 60-143 (Bg).10. Pigna, M., A. Caporale, P. Cartes, V. Cozzolino, M. Mora, A. Sommella,A.Violante, 2014. Effects of arbuscular mycorrhizal inoculation and phosphorusfertilization on the growth of escarole (Cichorium endivia L.) in an arsenic polluted soil.J. Soil Sci. Plant Nutr., 14, 199-209.

258

11. Saxena, B., K. Shukla and B. Giri, 2017. Arbuscular Mycorrhizal Fungi andTolerance of Salt Stress in Plants. In: Arbuscular Mycorrhizas and Stress Tolerance ofPlants, Springer Singapore, 67-97.12. Smith, S. and F. Smith, 2011. Roles of arbuscular mycorrhizas in plantnutrition and growth: new paradigms from cellular to ecosystem scales. Annu. Rev.Plant Biol., 62, 227-250.13. Viera, W., D. Campana, S. Castro, W. Vasquez, P. Viteri, J. Zambrano,2017. Effectiveness of the arbuscular mycorrhizal fungi use in the cherimoya (Annonacherimola Mill.) seedlings growth. Acta Agronómica, 66(2), 207-213.

259

Journal of Mountain Agriculture on the Balkans, 2017, 20 (1), 259-266 ISSN 1311-0489 (Print)Research Institute of Mountain Stockbreeding and Agriculture, Troyan ISSN 2367-8364 (Online)

Афинитет и динамика на растеж на селектиранаформа дива лоза (Vitis vinifera ssp. sylvestris)

присадена върху различни подложки

Иван Цветков1*, Мария Георгиева2, Теодора Джамбазова1

1Агробиоинститут, бул. Драган Цанков 8, 1164 София, България2Институт по планинско животновъдство и земеделие, ул. “Васил Левски” 281,

5600 Троян, България*E-mail: ivantsvetkov@abi.bg

Affinity and growth dynamic of selectedwild grape form (Vitis vinifera ssp. sylvestris)

grafted on different rootstocks

Ivan Tsvetkov1*, Maria Georgieva2, Teodora Dzhambazova1

1Agrobioinstitute, 8 Dragan Tsankov Blvd., 1164 Sofia, Bulgaria2Research Institute of Mountain Stockbreeding and Agriculture, 281 Vasil Levski Str.,

5600 Troyan, Bulgaria

РЕЗЮМЕ SUMMARYЗагубата на биологично разно-

образие е основен проблем на лозар-ството в света. Последният доклад наОсмата сесия на работната група наМеждуправителствената ТехническаРаботна Група за Растителни Генетич-ни Ресурси показва, че само 8-9 про-цента от наличните световни сортовесе използват за производство грозде ивино (FAO, 2016). Основният път зарешението на този нарастващ проблеме подобряването на генетичните иселекционните програми при лозата,чрез ефективно използване на генетич-ния потенциал на непроученото местнобиоразнообразие (EC, 2013). В случаяна дивата лоза, друг съществен проб-лем е загубването на вече маркиранииндивидуални форми поради климатич-ни промени, урбанизация или промянана статуса на естествените им место-обитания. Това предполага търсене на

Biodiversity loss is a major problemin viticulture worldwide. The last report ofthe Eighth Session of theIntergovernmental Technical WorkingGroup on Plant Genetic Resourcesshowed that only 8-9 percent of theavailable world varieties are used forgrape and wine production (FAO, 2016).

Principal way to the resolution of thisgrowing problem is the improvement ofthe grapevine genetic and breedingprograms by effective use of the geneticpotential of unexplored local biodiversity(EC, 2013).

In the case of wild grape, anothersignificant problem is the loss of alreadytagged individual forms due to climatechange, urbanization or change the statusof their natural habitats. This assumesfinding ways for initial preservation and

260

начини за първоначално съхранение иразмножение чрез ин витро култури ивключване на адаптирани индивидуал-ни образци в генбанки и ампелограф-ски колекции.

Целта на настоящото изследванее да проучи афинитета и динамикатана растеж на селектирана и размноже-на форма дива лоза, присадена върху4 различни подложки, подходящи заусловията на България. Резултатитепоказват сравнително добър афинитетна дивата лоза към всички изследваниподложки (вариращ от 75 % до 91 %).По отношение да динамиката нарастеж на присадените растения, приподложката SО4 са получени най-добри комплексни резултати поотношение на растежни показатели иедногодишен зрял прираст.

Ключови думи: Vitis vinifera ssp.Sylvestris, лозови генетични ресурси,агробиоразнообразие, опазване набиологичното разнообразие

propagation by in vitro cultures andinclude adopted individual accessions ingenebanks and ampelographiccollections.

The purpose of this study is toexplore the affinity and dynamics ofgrowth of selected and reproduced formwild grape grafted on four differentrootstocks suited to the conditions ofBulgaria. The results show a relativelygood affinity of wild grape to all testedrootstocks (ranging from 75% to 91%).

With regard to the dynamics of growth ofthe grafted plants, the rootstock SO4received best comprehensive results interms of growing parameters and mature-year shoots yield.

Key words: Vitis vinifera ssp.Sylvestris, grapevine genetic resources,agrobiodiversity, biodiversity conservation

УВОД INTRODUCTIONЛозарството допринася с прибли-

зително 15 милиарда евро годишно заикономиката на ЕС и отговаря заповече от 200 000 преки работни места(EC, 2012). Въпреки споменатото по-горе икономическо и глобално значе-ние, генетичният потенциал на лозатаостава недостатъчно изследван, с око-ло 10 000 сорта лоза по света, от коитосамо 35 представляват 66% от лозята.Тенденциите през последното десети-летие са още по-обезпокоителни –почти половината от световните насаж-дения са отчетени с 21 сорта през 2000г. и само с 15 през 2010 г. (Andersonand Ariel, 2013). Много местни, кактоавтохтонни, така и новосъздадени сор-тове могат да бъдат загубени, тъй катотехният търговски потенциал се пре-небрегва, което драстично намалявагенетичното биоразнообразие на лозата(Carimi et al., 2012; Biagini et al., 2016).

Вътревидовото богатство и раз-нообразие на различните биотипове

The viticulture contributes byapproximately €15 billion annually to theEU economy and is responsible for morethan 200,000 direct job positions (EC,2012). Despite the above mentionedeconomic and global importance, thegenetic potential in grape remainsundiscovered with about 10,000 grapevarieties worldwide from which only 35account for 66% of the vineyards. Thetrends in the past decade are even moredisturbing – almost half the world’splantings were accounted to 21 varietiesin the year 2000, and to only 15 in 2010(Anderson and Ariel, 2013). Many local,both autochthonous and newly bred,varieties may be lost as their commercialpotential is ignored which is reducingdrastically the grapevine geneticbiodiversity (Carimi et al., 2012; Biagini etal., 2016).

Within species richness anddiversity of the different biotypes, wild

261

диви лози са естествена предпоставкaза обогатяване на генофонда (Tsvetkovet al., 2006; Oceta et al., 2007), чрезотбор на форми с повишена устойчи-вост към биотичен и абиотичен стрес идруги стопански ценни качества, коитоимат важно значение за генетиката иселекцията (Arroyo-Garcıa and Revilla,2013, Cantos et al., 2017).

Целта на настоящото изследванее да проучи афинитета и динамикатана растеж на селектирана и размноже-на форма дива лоза, присадена върху4 различни подложки, подходящи заусловията на България.

grapes are natural prerequisite forenrichment of the gene pool (Tsvetkov etal., 2006; Oceta et al., 2008), by selectionof forms with increased resistance tobiotic and abiotic stress and othereconomically valuable qualities that areimportant for the genetics and breeding(Arroyo-Garcıa and Revilla, 2013, Cantoset al., 2017).

The purpose of this study is toexplore the affinity and dynamics ofgrowth of selected and reproduced formwild grape grafted on four differentrootstocks suited to the conditions ofBulgaria.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИ MATERIAL AND METHODSСелектирана е подходяща

диворастяща форма Vitis vinifera L. ssp.sylvestris (Т-1) открита през 2004година, в подножието на югоизточнитеРодопи, в района на тракийскотосветилище край село Татул (369 mнадморска височина) (Фигура 1).

It was selected a suitable wild-typeform of Vitis vinifera L. ssp. Sylvestris (T-1), discovered in 2004, at the foot of thesoutheastern Rhodope Mountains, in theregion of the Thracian sanctuary, near thevillage of Tatul (369 m above sea level)(Figure 1).

Фиг. 1. Тракийското светилище край с. ТатулFig. 1. Thracian sanctuary nearby v. Tatul

След първоначални фитопатологични(Genov et al., 2006; Kamenova et al., 2007)и молекулярни (Dzhambazova et al., 2009)

After initial phytopathological (Genov etal., 2006; Kamenova et al., 2007) andmolecular (Dzhambazova et al., 2009)

262

анализи и микровинификация (Dinchevaet al., 2011), са взети 2 двупъпковизрели резници, които са вкоренени ивключени като изходни образци в лозо-вата генбанка на Агробиоинститут -София. Същите са използвани катоизточник за изходни експланти за инвитро въвеждане и микроразмножа-ване. Ограничен брой адаптирани инвитро растения са засадени на поле, сцел първично преразмножаване ивключване в селекционни програми. Засравнителните проучвания по отно-шение афинитет и влияние върхудинамиката на растеж са използванилозови растения, получени чрез при-саждане на зрели резници от T-1преразмножения материал, върхуутвърдени в практиката лозовиподложки: два клона (102 и РТ) наподложката SO4 (V. berlandieri х V.riparia, sel. Oppenheim 4), 41 В кл. 195(V. vinifera cv. Chasselas х V.berlandieri) и Феркал кл. 262 (BC1 х 333ЕМ). Проучванията по отношение наадаптацията, афинитета и динамикатана растеж са осъществени по стан-дартни методики, описани от Babrikov(1979), Lilov (1979) и Radulov et al.(1992). За получаването на експеримен-талните растения е приложена утвър-дена технология за производство налозов посадъчен материал по картона-жен метод на Опитна станция полозарство и винарство, гр. Септември(Tsvetkov et al., 2007) (Фигура 2).

analyzes, and microvinification (Dinchevaet al., 2011), two buds mature cuttingswere taken, which were rooted andincluded as starting specimens in thegrapevine genebank of Agrobinoinstitute-Sofia. They are used as a source forinitial explants for in vitro insertion andmicropropagation. A limited number ofadapted in vitro plants are planted in afield for primary replication and inclusionin breeding programs. For thecomparative studies on affinity andinfluence on growth dynamics, it wasused grapevine plants, obtained bygrafting of mature shoots of T-1 pre-propagated material on approved inpractice grapevine rootstocks: two clones(102 and PT) of the SO4 rootstock (V.berlandieri x V. riparia, sel. Oppenheim4), 41 B clone 195 (V. vinifera cv.,Chasselas x V. berlandieri) and Fercalclone 262 (BC1 x 333 EM).

Studies concerning adaptation, theaffinity and the dynamics of growth werecarried out by standard methods,described by Babrikov (1979), Lilov(1979) and Radulov et al. (1992). For theproduction of the experimental plants, awell-established technology for theproduction of grapevine planting materialby cartonage method of ExperimentalStation of Viticulture and Wine-growing-Septemvri was applied (Tsvetkov et al.,2007) (Figure 2).

Фиг. 2. Дивата лоза (Т-1): естественото местообитание – ин витромикроразмножаване – първично преразмножение – присаждане върхулозови подложки – засаждане на присадените растенияFig. 2. The wild grape (Т-1): natural habitat – in vitro micropropagation – first pre-propagation – grafted on grapevine rootstock – planting of grafted plants

263

РЕЗУЛТАТИ И ОБСЪЖДАНЕ RESULTS AND DISCUSSIONРезултатите показват сравнител-

но добър афинитет на дивата лоза (Т-1)към всички изследвани подложки(процент кръгов калус вариращ от 75 %до 90,5 % в мястото на присаждане исъответно от 77,5% до 91% – в петатана подложковия резник) (Фигура 3).

The results show a relatively goodaffinity of wild-type grapevine (T-1) to alltested rootstocks (percentage of circularcallus ranging from 75% to 90.5% at theplace of grafting and 77.5% to 91%, atthe heel of rootstock cutting,respectively) (Figure 3).

Фиг. 3. Афинитет и калусообразуване на присадените растенияFig. 3. Affinity and callus formation of the grafted plants

По-ниският процент калусообразуване,получен при варианта с подложкатаФеркал е сходен с подобни изследванияза афинитета на същата подложка къмразлични комерсиални сортове лози(Gokbayrak et al., 2007). По отношениеда динамиката на растеж на присадени-те растения, при подложката SО4 кл. 102са получени най-добри комплекснирезултати по отношение на растежнипоказатели (Таблица 1) и едногодишензрял прираст (Фигура 4). Предстоятследващи експерименти, свързани спроучване на влиянието на различнитеподложки върху количеството и качес-твото на плодовете и с цел подобряванена рандемана на генотипа с баланси-рано запазване на качествените харак-теристики. Част от представените из-следвания са дискутирани и одобреникато примери за иновативни практики заустойчиво използване на биоразнообра-зието за подобряване на селекционните

The lower percentage callus formationobtained with the Fercal rootstockvariant is analogous to similar affinitystudies of the same rootstock to differentcommercial varieties of grapevines(Gokbayrak et al., 2007). Regarding thegrowth dynamics of the grafted plants,the best complex results were obtainedin the rootstock SО4 cl. 102 with respectto the growth indicators (Table 1) andone-year maturity increase (Figure 4).

Future experiments are under way tostudy the impact of different rootstockson the quantity and quality of fruits andto improve the yield of genotype with abalanced preservation of the qualitycharacteristics. Part of the presentedstudy have been discussed andapproved as examples of innovativepractices for sustainable use ofgrapevine biodiversity for improving thebreeding qualities and tolerance to

264

качества и толерантността към стресовифактори на лозата на Първата РаботнаСреща на Европейските Експерти къмФокус Група 23 „Болести и неприятели влозарството“ на Европейското Парт-ньорство за Иновации в областта населското стопанство (EIP-AGRI), 25-26.10.2016, гр. Порто, Португалия(https://ec.europa.eu/eip/agriculture/en/content/diseases-and-pests-viticulture).

stress factors at the First WorkingMeeting of European Experts on FocusGroup 23 "Pests and diseases inviticulture" of the European InnovationPartnership for Agriculture (EIP-AGRI),25-26.10.2016, Porto, Portugal(https://ec.europa.eu/eip/agriculture/en/content/diseases-and-pests-viticulture).

Таблица 1 / Фигура 4. Динамика на растеж и зряла част на едногодишенприраст на присадените растенияTable 1 / Figure 4. Growth dynamic and mature part of annual shoots of thegrafted plants

Варианти

Variants

Вкорененилози

Rootedgrapevines

(%)

Бройстъпални

корениNumber of

stepping roots(дебелина над

1mm)(thickness over

1 mm)

Среднадължина

на 1 коренAverage length

of 1 root(cm)

Бройлеторасти

Number ofshoots

(на 1 лоза)(per 1 plant)

Средна дължина наедногодишен

прирастAverage length of

annual shoot(cm)

Средна дебелинана едногодишен

прирастAverage thickness

of annual shootlenght(mm)

SO4 PT/T-1 84 12,6 19,2 2 81,60 3,7641B 195/T-1 76 12,8 17,8 2 66,36 3,44Fercal/T-1 68 12,5 16,5 2 51,84 3,22SO4 102/T-1 92 13,1 19,7 2 82,76 4,09Legend: T-1 - Tracian sanctuary wild grape form, rootstocks: SO 4 (V. Berlandieri x V. Riparia), 41 B (V.vinifera x V.berlandieri),Fercal (сложен хибрид между ВС1 (Berlandieri х Colombard) х 333ЕМ (Cabernet Sauvignon х Berlandieri).

265

ИЗВОДИ CONCLUSIONS1. Резултатите показват сравни-телно добър афинитет на дивата лозакъм всички изследвани подложки2. По-ниският процент калусо-образуване, получен при варианта сподложката Феркал е сходен с подобниизследвания за афинитета на същатаподложка към различни комерсиалнисортове лози3. По отношение да динамикатана растеж на присадените растения,при подложката SО4 кл. 102 са полу-чени най-добри комплексни резултатипо отношение на растежни показателии едногодишен зрял прираст

1. The results show a relatively goodaffinity of wild grape to all testedrootstocks2. The lower percentage callusformation obtained with the Fercalrootstock variant is analogous to similaraffinity studies of the same rootstock todifferent commercial varieties ofgrapevines3. Regarding the growth dynamics ofthe grafted plants, the best complexresults were obtained in the rootstockSО4 cl. 102 with respect to the growthindicators and one-year maturity increase

ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES1. Anderson, K. and N. Aryal, 2013. Which Winegrape Varieties are GrownWhere?: A Global Empirical Picture, University of Adelaide Press.2. Arroyo-Garcıa, R. and E. Revilla, 2013. The current status of wild grapevinepopulations (Vitis vinifera ssp sylvestris) in the Mediterranean basin. In: TheMediterranean Genetic Code - Grapevine and Olive, D. Poljuha, B. Sladonja (Eds.), InTech, Rijeka (Croatia), 51-72.3. Babrikov, D., 1979. A study of rooting in cuttings of internodes and its impacton the yield of premium vine. Scientific papers HAI "V. Kolarov" Plovdiv, № 3, 43-53(Bg).4. Biagini, B., S. Imazio, A. Scienza, O. Failla, G. De Lorenzis, 2016. Renewalof wild grapevine (Vitis vinifera L. subsp. sylvestris (Gmelin) Hegi) populations throughsexual pathway: some Italian case studies. Flora, 219, 85-93.5. Cantos, M., R. Arroyo-García, J. García, M. Lara, R. Morales, M. Lopez, A.Gallardo , C. Ocete, A. Rodrıguez, J. Valle, R. Vaca, M. Gonzalez-Maestro, H.Banati, R. Ocete, 2017. Current distribution and characterization of the wild grapevinepopulations in Andalusia (Spain). Comptes Rendus Biologies, 340(3), 164-177.6. Carimi, F., R. Pathirana and A. Carra, 2012. Biotechnologies for grapevinegermplasm management and improvement. In: Grapevines: Varieties, Cultivation andManagement, PV Szabo & J Shojania (eds.), Nova Science Publisher, New York,199-249.7. Dincheva, I., I. Badjakov, I. Tsvetkov, T. Dzambazova, V. Kondakova, R.Batchvarova, 2011. GC-MS determination of secondary metabolites in red wine fromBulgarian wild grape (Vitis vinifera ssp. sylvestris). Journal of Mountain Agriculture onthe Balkans, 14(6), 1331-1343.8. Dzhambazova, T., I. Tsvetkov, I. Atanassov, K. Rusanov, J. Martínez-Zapater, A. Atanassov, T. Hvarleva, 2009. Genetic diversity in native Bulgariangrapevine germplasm ("Vitis vinifera" L.) based on nuclear and chloroplastmicrosatellite polymorphisms. Vitis: Journal of Grapevine Research, ISSN 0042-7500,48(3), 115-121.9. European Commission, 2012. Report from the Commission to the EuropeanParliament and the Council, Brussels, 184-185.

266

10. European Commission, 2013. Agricultural Genetic Resources - fromconservation to sustainable use. Report from the Commission to the EuropeanParliament, the Council and the European Economic and Social Committee, EC (eds.),Brussels, 2-13.11. Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2016. Report ofthe Eighth session of Intergovernmental Technical Working Group on Plant GeneticResources for Food and Agriculture. Commission on genetic resources for food andagriculture (eds.), FАО, Rome, 1-17.12. Genov, I., I. Atanassov, I. Tsvetkov, A.Atanasov, 2006. Isolation andcharacterization of Agrobacterium strains from grapevines in Bulgarian vineyards andwild grapes V. vinifera ssp. Sylvestris. Vitis: Journal of Grapevine Research, 45 (2), 97-101.13. Gokbayrak, Z., G. Soylemezoglu, M. Akkurt, H. Celik, 2007. Determinationof grafting compatibility of grapevine with electrophoretic methods. Scientiahorticulturae, 113(4), 343-352.14. Kamenova, V., I. Tsvetkov and A. Atanassov, 2007. Virus testing ofgrapevine certified material in Bulgaria. Biotechnology & Biotechnology Equipment,21(1), 66-68.15. Lilov, D., 1979. Biological fundamentals of affinity in grapevine. PublishingHouse of BAS, 35-79 (Bg).16. Oceta, R., M. Lopez, А. Gallardo, C. Arnold, 2008. Comparative analysis ofwild and cultivated grapevine (Vitis vinifera L.) in the Basque region of Spain andFrance. Agriculture, Ecosystems and Environment, 123, 95-98.17. Radulov, L., D. Babrikov and S. Georgiev, 1992. Ampelography withfundamentals of enology. HAI Plovdiv (eds.), 34-45 (Bg).18. Tsvetkov, I., A. Atanassov, M. Jankulova, V. Vulchev, I. Todorov, S.Pandeliev, I. Malenin, K. Katerov, Y. Tsvetkov, T. Hvarleva, I. Genov, T.Dzambazova, I. Antonov, L. Marinov, E. Dimitrov, M. Panamska, G. Varadinova,K. Slavova, I. Atanassov, G. Shishmanov, V. Yaneva, N. Ivanova, P. Nikolov andM. Laginova, 2006. Development and Evaluation of a Bulgarian Grapevine Genebank.In: Proceedings of 15th meeting of the International Council for the Study of Virus andVirus-like diseases of the Grapevine, 3-7.04.2006, Stellenbosch, South Africa, G.Martelli (eds.), 261-263.19. Tsvetkov, Y., N. Taneva and К. Pondev, 2007. Technology for the productionof grafted rooted plants by cartonage method. Viticulture and Enology, 5 (an.), 1-24(Bg).20. https://ec.europa.eu/eip/agriculture/en/content/diseases-and-pests-viticulture