Host microtubules in the Hartig net region of ectomycorrhizas, ectendomycorrhizas, and monotropoid mycorrhizas

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Abstract

Various categories of mycorrhizas are recognized primarily by the structural changes that occur between fungi and roots. In all mycorrhiza categories, cytological modifications of root cells accompany the establishment of the functional symbiosis, and among these are alterations in the organization of the cytoskeleton. Using immuno labelling combined with confocal scanning laser microscopy, this study documents changes in microtubules (MTs) in root cells of ectendomycorrhizas and monotropoid mycorrhizas; in addition, ectomycorrhizas were reinvestigated to determine the effect of fungal colonization on host root cells. In Pinus banksiana L. – Laccaria bicolor (Maire) Orton ectomycorrhizas, MTs were present in epidermal and cortical cells adjacent to the Hartig net. The remaining cortical MTs had a different organization when compared with those of cortical cells of control roots. MTs were present in Hartig net hyphae. In ectendomycorrhizas formed when roots of P. banksiana were colonized by the ascomycete, Wilcoxina mikolae var. mikolae Yang & Korf, MTs were present adjacent to intracellular hyphae and host nuclei, but few cortical MTs were present. MTs were present within Hartig net and intracellular hyphae. In field-collected roots of Monotropa uniflora L., MTs were associated with fungal pegs, intracellular extensions of inner mantle hyphae within epidermal cells. The close association between MTs and fungal pegs may be related to the formation of the highly branched host-derived wall that envelops each fungal peg. The development of exchange interfaces in the three systems studied involve changes in the organization of microtubules.

On reconnaît diverses catégories de mycorhizes, surtout par les modifications structurales qui surviennent entre le champignon et les racines. Dans toutes les catégories de racines, les modifications cytologiques des cellules racinaires accompagnent l'établissement d'une symbiose fonctionnelle, et parmi celles-ci on note des altérations de l'organisation du cytosquelette. À l'aide de l'immunomarquage combiné avec la microscopie confocale par balayage au laser, les auteurs décrivent les changements qui surviennent dans les microtubules (MTs) des cellules racinaires d'ectendomycorhizes et de mycorhizes monotropoïdes; ils ont également observé de nouveau des ectomycorhizes, afin de déterminer l'effet de la colonisation fongique sur les cellules racinaires de l'hôte. Chez les ectomycorhizes Pinus banksiana L. – Laccaria bicolor (Maire) Orton, les MTs sont présents dans les cellules épidermiques et corticales adjacentes au réseau de Hartig. Les MTs des autres cellules corticales montrent une organisation différente, lorsqu'on les compare à ceux des cellules corticales de racines témoins. On retrouve des MTs dans les hyphes du réseau de Hartig. Chez les ectendomycorhizes formées par l'ascomycète Wilcoxina mikolae var. mikolae Yang & Korf sur les racines du P. banksiana, les MTs se retrouvent en position adjacente aux hyphes intracellulaires et aux noyaux de l'hôte, mais il y a peu de MTs dans les cellules corticales. Les MTs sont présents dans le réseau de Hartig et les hyphes intracellulaires. Chez des racines du Monotropa uniflora L. récoltées en nature, les MTs sont associés avec les hyphes de pénétration et les extensions intracellulaires des hyphes du manteau interne, à l'intérieur des cellules épidermiques. L'association étroite entre les MTs et les hyphes de pénétration fongique pourrait être reliée à la formation de la paroi de l'hôte fortement ramifiée qui enveloppe chaque hyphe de pénétration. Le développement des surfaces d'échange, dans les trois systèmes étudiés, implique des changements dans l'organisation des microtubules.

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