Oriëntatie op toepassing mycorrhizaschimmels bij Phalaenopsis. Ingrid Weissenhorn, Claudia Külling en Rob Baas

Oriëntatie op toepassing mycorrhizaschimmels bij Phalaenopsis Ingrid Weissenhorn, Claudia Külling en Rob Baas

© 2008 Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of enige andere manier zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van Servaplant en FytoFocus. Servaplant en FytoFocus zijn niet aansprakelijk voor eventuele schadelijke gevolgen die kunnen ontstaan bij gebruik van gegevens uit deze uitgave.

Dit onderzoek is gefinancierd door Productschap Tuinbouw onder PT Projectnummer 13313.

Kasruimte en plantmateriaal zijn beschikbaar gesteld door Floricultura, Assen-Delft:

Dit onderzoek is uitgevoerd door:

Dr. Ingrid Weissenhorn en Drs. Claudia Külling E: [email protected] W: www.servaplant.nl

Dr. ir. Rob Baas E: [email protected] W: www.FytoFocus.nl

© Servaplant/FytoFocus

2

Inhoudsopgave pagina

1

SAMENVATTING .................................................................................................................................... 4

2

INLEIDING EN DOEL ............................................................................................................................. 5 2.1 Achtergrond mycorrhiza bij orchideeën .......................................................................................... 5 2.2 Mycorrhiza in tuinbouw en doel van het onderzoek ...................................................................... 6

3

WERKWIJZE ........................................................................................................................................... 7 3.1 Proefopzet ........................................................................................................................................ 7 3.1.1 Phalaenopsis ............................................................................................................................. 7 3.1.2 Dendrobium ............................................................................................................................... 8 3.1.3 Maïs............................................................................................................................................ 9 3.2 Waarnemingen ................................................................................................................................. 9 3.2.1 Bepaling mycorrhiza.................................................................................................................. 9 3.2.2 Bepaling bovengrondse groei en andere kwaliteitsparameters ............................................. 9 3.2.3 Statistische analyse .................................................................................................................. 9

4

RESULTATEN....................................................................................................................................... 10 4.1 Watergift en bemesting .................................................................................................................. 10 4.2 Mycorrhizakolonisatie .................................................................................................................... 11 4.2.1 Phalaenopsis ........................................................................................................................... 11 4.2.2 Dendrobium ............................................................................................................................. 13 4.2.3 Maïs.......................................................................................................................................... 13 4.3 Groei Phalaenopsis........................................................................................................................ 15

5

DISCUSSIE EN AANBEVELINGEN .................................................................................................... 19

6

REFERENTIES ..................................................................................................................................... 21 6.1 Artikelen .......................................................................................................................................... 21 6.2 Internet ............................................................................................................................................ 21

BIJLAGE 1. PROEFSCHEMA .................................................................................................................... 22 BIJLAGE 2. BEMESTINGBEHANDELINGEN ........................................................................................... 23 BIJLAGE 3. MYCORRHIZA BIJ PHALAENOPSIS- MICROSCOPISCHE FOTO’S ............................... 24


3

1

Samenvatting

Wortels van orchideeën zijn onder natuurlijke omstandigheden vaak gekoloniseerd met nietpathogene schimmels die de plant voorzien van voedingsstoffen. Deze zogenoemde mycorrhiza is essentieel voor de kiemplant maar kan ook later van belang zijn voor de fotosynthetiserende plant. Onbekend was of en onder welke omstandigheden zich bij Phalaenopsis in de glastuinbouw mycorrhiza kan ontwikkelen, en zo ja of de mycorrhiza een positieve uitwerking op de groei van de planten kan hebben. Daarom is er een experiment uitgevoerd met planten uit weefselkweek die in twee substraten (barkschuim en veenplug) bij twee bemestingen vijf verschillende preparaten van mycorrhizaschimmels kregen toegediend. Vervolgens is de groei gevolgd tot het stadium waarbij de planten normaliter naar de teler gaan. Uit microscopisch onderzoek van de wortels bleek dat arbusculaire en ectotrophe mycorrhizaschimmels niet in staat waren de wortels van Phalaenopsis te koloniseren. Bij een preparaat met een Rhizoctonia-achtige schimmel was dit wel het geval. Inoculatie met deze schimmel leidde in het normaal gebruikte barkschuimsubstraat - maar niet in de veenpluggen - tot een stimulering van de groei van Phalaenopsis: het langste blad was gemiddeld 10% langer dan bij de andere behandelingen. Verder waren er in alle behandelingen - inclusief de controlebehandelingen - duidelijk structuren aanwezig die kenmerkend zijn voor orchideeënmycorrhiza. Deze spontaan optredende mycorrhiza was in eerste instantie voornamelijk in barkschuimsubstraat aanwezig, maar in een later stadium ook in de veenpluggen. In barkschuimsubstraat was de graad van wortelkolonisatie duidelijk hoger dan in veenpluggen en de groei van de planten was beter: het langste blad was gemiddeld 14% langer. Mogelijk spelen andere factoren zoals bewortelingsvolume en vochtgehalte echter ook een rol in de betere groei in barkschuimstraat. Afleverbare planten van een andere productielocatie vertoonden ook de orchideeënmycorrhiza. Het uitgangsmateriaal voor opplanten was echter vrij van schimmels. Dit suggereert dat de schimmels in het teeltsysteem komen via het gebruikte barkschuimsubstraat en/of via lucht of water worden verspreid. Verder bleek uit het onderzoek dat een sterk verlaagde fosfaatconcentratie de groei in alle behandelingen niet nadelig beïnvloedde, wat een aanwijzing is dat de fosfaatbemesting ook in de reguliere teelt omlaag zou kunnen. De geconstateerde groeibevorderende werking van de in dit onderzoek toegepaste Rhizoctoniaachtige schimmel komt overeen met de recente beschrijving van positieve groeieffecten van verschillende Rhizoctonia-stammen op diverse potorchideeën - waaronder Phalaenopsis - in Taiwan. Er wordt aanbevolen aanvullend onderzoek te doen naar de aanwezigheid van de spontaan optredende orchideeënmycorrhiza op produktiebedrijven, en naar de toediening van perspectiefvolle preparaten in de opkweekfase.


4

2

Inleiding en doel

2.1

Achtergrond mycorrhiza bij orchideeën

Mycorrhiza’s komen veelvuldig voor bij de 20,000 soorten van de orchideeën-familie (Smith & Read 2008; Warcup 1981) Zaad van orchideeën is erg klein, bevat geen endosperm en heeft een dunne zaadhuid. Het zaad kan wel kiemen maar niet uitgroeien zonder de kolonisatie met een mycorrhizaschimmel. Na kolonisatie wordt eerst een zogenoemde protocorm gevormd, welke geen chlorofyl bevat. De voor de groei noodzakelijke koolhydraten moeten dan van de schimmel afkomstig zijn. Vervolgens wordt een zogenoemd mycorrhizoom gevormd, welke zeer sterk gekoloniseerd is met schimmels. Deze mycorrhizoom produceert de eerste werkelijke wortels. Daarna worden de eerste fotosynthetiserende bladeren gevormd. In de orchideeën-mycorrhiza parasiteert de waardplant de schimmel, inclusief schimmels die bekend zijn als plantpathogeen (b.v. Rhizoctonia solani en Armillaria mellea). Omdat de schimmels pathogeen kunnen zijn is het niet verwonderlijk dat er gespecialiseerde cellen/structuren voor de mycorrhiza ontstaan. In embryo’s worden vergrote cellen gevormd bij kolonisatie met de schimmel, en worden bolvormige structuren gevormd van hyfen, de karakteristieke pelotons (zie bijlage 3). Net als bij andere typen mycorrhiza passeren de schimmeldraden niet de celmembranen. De pelotons blijven gedurende een bepaalde tijd intact, waarna ze verteerd worden door de plant. Vervolgens kunnen de cellen opnieuw gekoloniseerd worden door de schimmel (Rasmussen 1995; Burgeff 1943) Kolonisatie is een dynamisch proces. Sommige orchideeën kunnen een deel van het jaar vrij van mycorrhiza zijn. Er is een enorme variatie in mycorrhizakolonisatie tussen orchideegeslachten, en de symbiose is een van de redenen waarom orchideeën in zoveel verschillende leefomgevingen (habitats) kunnen voorkomen. Orchideeën kunnen door meerdere soorten schimmels tegelijkertijd gekoloniseerd zijn. Veel van deze schimmelsoorten behoren tot de Rhizoctonia’s. Ze kunnen zelf koolhydraten verkrijgen uit dood organisch materiaal (Rasmussen 2002). Ecologisch gezien zijn mycorrhiza van orchideeën belangrijk omdat het de planten twee energiebronnen verschaft. De koolhydraten van de schimmel kunnen gebruikt worden als aanvulling of vervanging van fotosynthetische koolhydraten. Hierdoor kunnen orchideesoorten op plaatsen groeien die te donker zijn voor andere planten, en verschaft het de planten de mogelijkheid om langere tijd te overleven zonder blad. Omdat de schimmels bovendien in staat zijn dood organisch materiaal af te breken kunnen orchideeën zich handhaven op plaatsen met een geringe beschikbaarheid van nutriënten zoals op veen, kalkbodems, of in bomen als epifyt. Omdat er alleen sprake is van een symbiose als zowel schimmel als plant profiteren, is de vraag wat het voordeel van de schimmel is. Testen met Goodyera repens (een fotosynthetiserende orchidee) hebben laten zien dat koolstof getransporteerd wordt van de schimmel naar de plant, en hetzelfde lijkt voor voedingselementen zoals stikstof en fosfaat te gelden. Er is wel gesuggereerd dat het enige voordeel voor de mycorrhizaschimmel een betere overlevingskans onder tijdelijk droge omstandigheden zou kunnen zijn, als de schimmeldraden in grond zouden afsterven. Behalve dit mogelijke voordeel lijkt bij typische orchideeënmycorrhiza’s er vooral een parasitaire relatie te bestaan van de plant op de schimmel (Rasmussen 2002). Dit is duidelijk afwijkend voor de arbusculaire, ericoïde en ectomycorrhiza’s, waarbij aangetoond is dat de schimmel profiteert van de koolhydraten van de plant, terwijl de plant profiteert via een betere beschikbaarheid van voedingsstoffen en water (Smith & Read, 2008).


5

2.2

Mycorrhiza in tuinbouw en doel van het onderzoek

Inoculatie met mycorrhizaschimmels wordt veelvuldig toegepast bij de opkweek en aanplant van bomen en struiken. Het betreft hierbij voornamelijk preparaten van ecto-, ericoïde en arbusculaire mycorrhizaschimmels. Voor wat betreft toepassing van mycorrhizaschimmels bij de teelt van tuinbouwgewassen onder glas is de toegevoegde waarde soms beperkt gebleken omdat: 1. de wortelkolonisatie geremd wordt door de over het algemeen hoge voedingsconcentraties en watergiften en 2. de groeibevorderende werking van deze schimmels via een betere nutriëntenlevering nihil wordt, omdat de nutriëntenconcentraties toch al hoog zijn, en de naleverende werking van de gebruikte substraten hoog is. Toch zijn er situaties in de glastuinbouw denkbaar waar mycorrhiza’s een positief effect kunnen hebben. Zo heeft Phalaenopsis als epifyt wortels met een geringe water- en voedingopnamecapaciteit en is buffer van water en voedingsstoffen van de reguliere mengsels bij de teelt van potorchideeën gering. Dit heeft tot gevolg dat een relatief hoge frequentie van watergeven en een relatief hoge voedingsconcentratie aangehouden moeten worden om maximale groei te bereiken. Dit kan vanuit plantenziektekundig (en milieukundig) oogpunt ongewenst zijn. Als een mycorrhiza bij Phalaenopsis gevormd zou kunnen worden zou dit in theorie positieve effecten kunnen hebben op de water- , mineralen- en koolhydraatvoorziening van de waardplant. Grotendeels was echter onbekend: 1. of en onder welke omstandigheden zich bij Phalaenopsis in de glastuinbouw mycorrhiza kan ontwikkelen, en zo ja 2. of de mycorrhiza een positieve uitwerking op de groei van de planten kan hebben Het doel van dit oriënterende onderzoek was om inzicht te verkrijgen of er mogelijkheden zijn om met bestaande mycorrhizapreparaten de teelt van Phalaenopsis te optimaliseren. Het ging hierbij om een screening van verschillende (commercieel) beschikbare mengsels van mycorrhizaschimmels in het stadium van de opkweek van Phalaenopsis bij de vermeerderaar (vóór aflevering) met het oog op de daadwerkelijke vorming van een effectieve mycorrhiza onder gangbare en aangepaste teeltomstandigheden.


6

3

Werkwijze

3.1

Proefopzet

3.1.1

Phalaenopsis

Het onderzoek is uitgevoerd in de opkweekkas van Floricultura in Assen-Delft in de periode week 24 42 2008. Bij dit onderzoek werden verschillende mycorrhizamengsels toegepast bij het verspenen van Phalaenopsis weefselkweekplanten (nummer 341423) in 2 verschillende opkweekmedia en bij 2 bemestingen in 2 herhalingen: 7 mycorrhiza en controle (codering M1, M2, M3, M4, M5, C1, C2) 2 opkweekmedia (codering T, P) 2 bemestingsniveaus (codering B1, B2) 2 trayherhalingen (codering H1, H2) 60 planten per tray Voor een gedetailleerd proefschema zie bijlage 1. De mycorrhizabehandelingen waren als volgt: M1: M2: M3: M4: M5: C1: C2:

commerciële mix van 3 soorten arbusculaire en 8 soorten ectomycorrhiza commerciële mix van 6 soorten arbusculaire mycorrhiza (Glomus spp., Zygomycota) Piriformospora indica (Hymenomycetes Basisiomycota) commerciële mix van 3 soorten ericoïde mycorrhiza (Ascomycota) commerciële mix van 6 soorten ectomycorrhiza (Basidiomycota) controlebehandeling met alleen gel (op basis van polyacrylamide) controlebehandeling zonder toevoeging

De opkweekmedia waren: T: barkschuimmix in trays van 30 x 44 cm. P: veenplug in trays van 31 x 53 x 7,0 cm. Het volume van de plug was 40 cc. Het mengsel van de plug bestond uit witveen en perliet en de pH lag rond de 5,8. Voorraadbemesting in de vorm van PGmix werd niet meegegeven. Alle mycorrhizamengsels werden met gelpoeder en water aangemaakt tot een dun papje waarin de wortels gedompeld werden (Foto 3.1), waarna de planten in het schuim dan wel tussen de pluggen geklemd werden (60 planten per tray). Foto 3.1

Mycorrhiza worteldip bij het verspenen van weefselkweekplantjes in veenplug


7

Na plaatsing in de kas is bemesting op 2 niveaus uitgevoerd: B2: gangbare bemesting B1: bemesting met sterk verlaagde concentratie van o.a. fosfaat Voor samenstellingen en analyse van de voedingsoplossing zie bijlage 2. De bemesting werd met een broes uitgevoerd met behulp van een Dositron (verdunning 100x). Omdat de pluggen eerder (en ongelijk) uitdroogden is bij de pluggen vaker bemest. Een aantal malen gedurende de teelt is met een FD sensor de EC in ca. 20 pluggen per bemestingbehandeling gemeten. In het schuimsubstraat was dit niet mogelijk. Aan de hand van de gemeten EC werd vervolgens besloten de bemesting al dan niet tijdelijk te stoppen en te gieten met regenwater. Foto 3.2

3.1.2

Proefopstelling in kas direct na planten in week 24, 2008

Dendrobium

Tegelijkertijd met de Phalaenopsis proef (week 24) werd een kleine proef met Dendrobium nobile opgezet om nog een andere soort orchidee met fijnere wortels te testen op de mogelijkheid voor mycorrhizavorming. Hiervoor werd een gecombineerde mycorrhiza behandeling M (mix van M1, M2, M4 en M5) gekozen. Spagnum werd als opkweekmedium gebruikt: 1 mycorrhiza en 1 controle (codering M, C) 2 bemestingsniveaus (codering B1, B2) 2 trayherhalingen 40 planten per tray Voor een gedetailleerd proefschema zie bijlage 1 In week 35 werd nog een tweede proef met Dendrobium opgezet in de barkschuimmix met M2 (Glomus spp.) om te onderzoeken of het substraat invloed kan hebben op de vorming van mycorrhiza.


8

3.1.3

Maïs

Ter controle van de compatibiliteit van de mycorrhizaschimmels met substaat, bemesting en klimaat werd maïs van week 27 tot week 32 met mycorrhiza (M2) en zonder mycorrhiza (C) in veenpluggen gekweekt.

3.2

Waarnemingen

3.2.1

Bepaling mycorrhiza

Na een bepaalde kweektijd (zie Tabel 3.1) werden wortelmonsters genomen en middels kleuring en microscopie werd vastgesteld of en in welke mate kolonisatie door mycorrhizaschimmels had plaats gevonden. Op tien 1 cm lange wortelstukjes per behandeling werden de blauw gekleurde karakteristieke schimmelstructuren gekwantificeerd door de volgende indeling in klassen: 0 1 2 3

geen kolonisatie weinig kolonisatie (< 10% van het wortelweefsel) matige kolonisatie (10 - 40% van het wortelweefsel) veel kolonisatie (> 40% van het wortelweefsel)

Tabel 3.1

Overzicht van monstername van de wortels voor bepaling mycorrhizakolonisatie in relatie tot proefplant en kweektijd (weken na planten/verspenen/zaaien)

Phalaenopsis (zie 3.1.1)

Phalaenopsis op barkschuim

Dendrobium 1 (op spagnum; zie 3.1.2)

Dendrobium 2 (op barkschuim; zie 3.1.2)

Maïs (op veenplug; zie 3.1.3)

direct uit de weefselkweek

Afleverbare planten Heemskerk

na 8 weken

na 6 weken

na 5 weken

na 8 weken (B1 en B2 behandelingen na 17 weken (B1behandeling)

3.2.2

Bepaling bovengrondse groei en andere kwaliteitsparameters

Na een kweek van 17 weken werden in week 41 van 6 planten per bak van de B1 behandeling de volgende groeiparameters bij Phalaenopsis bepaald: • • • • •

lengte langste blad (mm/plant) aantal wortels/plant wortellengte (cm/plant) wortelgewicht (g/plant) spruitgewicht (g/plant)

In week 42 werd de lengte van het langste blad van alle resterende planten gemeten.

3.2.3

Statistische analyse

Voor toetsing van significantie van de behandelingen is variantieanalyse toegepast. Bij significantie van de hoofdeffecten werd bij de mycorrhizabehandelingen een groepsvergelijking uitgevoerd d.m.v. de LSD-methode. Het gemiddelde per bak is gebruikt als onafhankelijke waarneming in de variantieanalyse.


9

4

Resultaten

4.1

Watergift en bemesting B2 plug EC

B2 plug

B2 schuim

B1 plug

B1 schuim

B1 plug EC

2.5

.

EC (mS/cm)

2

1.5

1

0.5

0 1-jun

21-jun

11-jul

31-jul

20-aug

9-sep

29-sep

19-okt

8-nov

tijd

Figuur 4.1

Watergiften, doseer-EC en gemeten EC in de pluggen (plug EC) in de lage (B1) en de hoge (B2) bemestingbehandelingen

Op basis van de gewaskleur werd besloten in week 31 de bemesting in de B1 behandelingen tijdelijk te stoppen. In week 33 werd de EC in de pluggen gemeten, en bleek vooral in de B2 behandeling de EC nog boven de 2 mS/cm te liggen. Besloten is vervolgens in week 34 ook bij B2 tijdelijk met schoon water te gieten. De EC daalde vervolgens in de pluggen, waarna afwisselend met voeding en schoon water gegoten is. Als gevolg van de ongelijkheid in opdrogen van de pluggen is er vaker gegoten bij de pluggen (36x in 18 weken) in vergelijking met het bark/schuimsubstraat (21 keer in 18 weken).


10

4.2 4.2.1

Mycorrhizakolonisatie Phalaenopsis

In de behandelingen met de commerciële mycorrhizapreparaten M1, M2, M4 en M5 werden bij Phalaenopsis geen voor deze schimmelsoorten karakteristieke structuren in de wortels waargenomen. Bij de met preparaat M3 behandelde planten werden de voor deze schimmel typische structuren (Foto 4.1) teruggevonden. Foto 4.1

Peervormige chlamydosporen van Piriformospora indica in wortels van Phalaenopsis

Zowel in barkschuimsubstraat als in de veenplug, bij zowel gangbare (B2) als verlaagde (B1) bemesting werd deze M3-schimmel aangetroffen. Een kwantificering van de M3-schimmel was echter niet mogelijk middels microscopie, omdat ook een andere soort schimmel in de wortels voorkwam. Deze spontaan in alle behandelingen (inclusief controle) optredende schimmel vormde de voor orchideeënmycorrhiza typische pelotons, kluwens van schimmeldraden binnen in de wortelcellen (Foto 4.2), en behoort waarschijnlijk tot het geslacht Rhizoctonia, de bij orchideeën meest voorkomende mycorrhizaschimmels. Piriformospora indica (M3) is nauw verwant met dit geslacht, en beiden worden ingedeeld bij Hymenomycetes, Basidomycota (Singh et al, 2000). Foto 4.2

Verschillende stadia van pelotons, de voor orchideeënmycorrhiza typische structuren in de wortelcellen van Phalaenopsis.

In het barkschuimsubstraat was de wortelkolonisatie met deze orchideeënschimmel na een kweektijd van 8 weken duidelijk hoger dan in de veenplug (Figuur 4.2). In veenplug met gangbare bemesting (B2) waren de schimmels niet aanwezig. Na een kweektijd van 17 weken was de kolonisatie in het barkschuimsubstraat bij lage bemesting in alle behandelingen gestegen ten opzichte van kolonisatie na 8 weken (Figuur 4.3). In veenplug was de kolonisatie bij 4 behandelingen gestegen, maar nog steeds duidelijk lager dan in barkschuim.


11

Figuur 4.2 Wortelkolonisatie met orchideeën-schimmel in week 32 bij Phalaenopsis op barkschuimsubstraat met lage (B1-T) en gangbare bemesting (B2-T) en op veenplug met lage (B1-P) en gangbare bemesting (B2-P) in de verschillende mycorrhiza-behandelingen.

Figuur 4.3 Wortelkolonisatie met orchideeën-schimmel in week 41 bij Phalaenopsis op barkschuimsubstraat met lage bemesting (B1-T) en op veenplug met lage bemesting (B1-P) in de verschillende mycorrhizabehandelingen. Omdat de Phalaenopsis planten in alle barkschuim substraatbehandelingen gekoloniseerd waren met de mycorrhizaschimmels rees de vraag of dit ook het geval zou zijn bij planten die vanuit de plantenleverancier naar de teler toe gaan. Daarom zijn Phalaenopsis monsters van de productielocatie Heemskerk (H341276 en H32304) bemonsterd in week 41 (Foto 4.3). Het bleek dat wortels van deze planten ook duidelijk gekoloniseerd waren met de orchideeënschimmel met een waarde van respectievelijk 1,8 en 0,6.


12

Foto 4.3

Afleverbare soorten die bemonsterd zijn voor bepaling van mycorrhizkolonisatie.

In week 41 zijn Phalaenopsis wortels verzameld van cocospluggen zoals deze in gebruik zijn bij Floricultura. Uit de microscopiebeelden bleek dat de schimmels in de wortels die gegroeid waren op deze pluggen gecollabeerd oftewel in de fagocytaire fase waren. Dit betekent dat de plant de schimmel verteert. De wortels van de planten direct uit de weefselkweek waren vrij van elke soort schimmel.

4.2.2

Dendrobium

Bij Dendrobium op spagnum zoals bemonsterd in week 32 werden helemaal geen schimmels in de wortels aangetroffen, niet van het toegevoegde mycorrhizapreparaat en ook niet van het spontaan optredende orchideeëntype (Tabel 4.1). Bij Dendrobium op barkschuimsubstraat zoals bemonsterd in week 41 werd zowel in de controle als in de mycorrhiza behandeling en duidelijke kolonisatie met het spontaan optredende orchideeëntype waargenomen (Tabel 4.1). Er werden geen arbusculaire mycorrhizastructuren in de wortels aangetroffen. Tabel 4.1

Wortelkolonisatie van Dendrobium met de spontaan optredende orchideeënschimmel Behandeling

Substraat

Controle

Mycorrhiza

Spagnum

0

0

Barkschuim

2

2

4.2.3

Maïs

Bij maïs in veenpluggen zoals bemonsterd in week 32 werd in de mycorrhiza behandeling (M2) na 5 weken een kolonisatie met arbusculaire mycorrhizaschimmels vastgesteld (Foto 4.4). In de controle kwamen deze schimmels niet voor (Tabel 4.2). Daarnaast waren in de maïswortels zowel in de M2 als in de C behandeling Rhizoctonia-achtige schimmelstructuren te zien.


13

Tabel 4.2

Wortelkolonisatie van maïs na 5 weken (klasse 2 = 10-40%) Arbusculair type

Rhizoctonia type

Controle

0

2

M2 (Glomus spp.)

2

2

Foto 4.5 Maïs zonder (links) en met (rechts) arbusculaire mycorrhiza

Foto 4.4 Arbuscule in maïswortel


14

4.3

Groei Phalaenopsis

De groei van de jonge planten verliep in eerste instantie goed. Na een aantal weken werd de kleur iets fletser en kwam er enige tekening in het blad. Nadat enige weken schoon water werd gegoten verbeterde de bladkleur. In de M1 behandeling werd al snel een verminderde bladkleur en groei zichtbaar, die uiteindelijk in uitval resulteerde (Foto 4.7 en 4.8).

Foto 4.6

Foto 4.7

Overzicht van de proef in week 35, 11 weken na planten.

B1-Behandelingen in barkschuimsubstraat in week 33. Bovenste rij v.l.n.r. controle C1, M1, M2; onderste rij v.l.n.r. M3, M4, M5 behandeling.


15

Foto 4.8

B2-Behandelingen in barkschuimsubstraat in week 35. Bovenste rij v.l.n.r. controle C1, M1, M2; onderste rij v.l.n.r. M3, M4, M5 behandeling.

Bij de voor microscopie in week 41 bemonsterde planten (Figuur 4.4) komt het volgende naar voren: •

• •

er was geen verschil in aantal wortels in de verschillende mycorrhizabehandelingen; wel waren er meer wortels in de veenpluggen (7.4 wortels/plant) dan in het barkschuimsubstraat (6.8 wortels/plant) de wortellengte van de langste wortel was in barkschuim groter (9.5 cm/plant) dan in veenplug (8.2 cm/plant); verder was de langste wortel in de M1 behandeling korter dan in M2, M3 en C2 wat betreft het plantgewicht werden geen betrouwbare verschillen geconstateerd

Wanneer alleen de barkschuimplanten van de B1 behandeling worden geanalyseerd werden geen effecten gevonden t.a.v. aantal wortels en wortellengte. Ten aanzien van spruit- en wortelgewicht heeft M1 een lager gewicht dan de andere mycorrhizabehandelingen. De M3-behandeling heeft een significant hoger gewicht in vergelijking met de andere behandelingen (Figuur 4.4)


16

schuim

llb

wortell

plantgew

120

16

lengte (mm/plant)

12 80

10

60

8 6

40

4 20

geweicht (g/plant)

14

100

2

0

0 c1

c2

m1

m2

plug

m3

llb

m4

wortell

m5

plantgew

100

12

90

lengte (mm/plant)

70

8

60 50

6

40 4

30 20

gewicht (g/plant)

10

80

2

10 0

0 c1

Figuur 4.4

c2

m1

m2

m3

m4

m5

Lengte langste blad (llb), langste wortellengte (wortell) en plantgewicht in de verschillende mycorrhizabehandelingen in barkschuim substraat (boven) en in veenplug (onder)

Bij de eindwaarnemingen in week 42 (Fig. 4.5) komt het volgende naar voren: • • • • •

er zijn geen effecten van de bemesting op de lengte van het langste blad. Met andere woorden: er zijn geen nadelige effecten van het sterk verlagen van met name de fosfaatconcetratie in de voedingsoplossing. er zijn betrouwbare effecten van substraat, mycorrhizabehandeling en mycorrhizabehandeling*substraat op de lengte van het langste blad in barkschuimsubstraat was – in vergelijking met veenplug – het langste blad gemiddeld 1 cm langer (82 om 72 mm) M1 had gemiddeld een korter langste blad in vergelijking met de andere mycorrhizabehandelingen; verder waren de behandelingen onderling niet verschillend als alleen barkschuimsubstraat wordt geanalyseerd heeft M1 een korter langste blad, en is het langste blad van M3 hoger dan dat van M4 en M5.


17

Figuur 4.5

Lengte langste blad (llb) in de verschillende mycorrhizabehandelingen in barkschuim substraat (boven) en in veenplug (onder)


18

5

Discussie en Aanbevelingen

Het is bekend dat epifytische orchideeën mycorrhiza kunnen vormen. Ook bij Phalaenopsis amabilis zijn deze wortelschimmels waargenomen (Tsavkelova et al 2003). Niet bekend was of kolonisatie met mycorrhizaschimmels bij Phalaenopsis kan optreden onder praktijkomstandigheden. Recent is gerapporteerd over positieve effecten van de toepassing van Rhizoctonia-stammen bij de kieming en verdere plantontwikkeling van o.a. Phalaenopsis, Dendrobium, Oncidium, Doritaenopsis en Paphiopedilum soorten (Chang 2008). Deze informatie was echter aan het begin van dit onderzoek nog niet beschikbaar . Hoewel de in dit oriënterende onderzoek gebruikte mycorrhizaschimmels niet waren geselecteerd voor orchideeën zouden in theorie sommige van deze soorten toch de wortels van orchideeën kunnen koloniseren (Rasmussen 2002). In hoeverre dat bij Phalaenopsis het geval is en substraat en voedingstoestand daarop invloed hebben was onderwerp van dit onderzoek. De behandelingen zijn uitgevoerd onder verschillende teeltomstandigheden: naast het standaard gebruikte barkschuimsubstraat zijn veenpluggen gebruikt, en zijn er twee bemestingbehandelingen toegepast. Een hoge fosfaatvoorziening kan de vorming van mycorrhiza remmen. Daarom is naast de gebruikelijke bemesting een bemesting gehanteerd met een sterk verlaagde (0.2 i.p.v. 1.2 mM) fosfaatconcentratie. Het bleek dat dit de groei in alle behandelingen niet nadelig beïnvloedde, wat een aanwijzing is dat de fosfaatbemesting in de reguliere teelt omlaag zou kunnen. Verlaging van de fosfaatconcentratie is een mogelijkheid de emissie van dit element te reduceren. In een controleproef met maïs op veenpluggen met een mengsel van arbusculaire mycorrhizaschimmels vertoonden de wortels de voor maïs typische kolonisatie met deze schimmels (Tabel 4.2, Foto 4.4). Hieruit werd geconcludeerd dat de omstandigheden op zich gunstig waren voor vorming van mycorrhiza. De commerciële producten M1, M2, M4 en M5 vormden bij Phalaenopsis en Dendrobium bij beide bemestingsniveaus en opkweeksubstraten echter geen voor arbusculaire mycorrhiza kenmerkende structuren zoals arbuscules of vesicules. Ook de ecto- en ericoïde mycorrhizaschimmels vormden geen kenmerkende structuren. Het niet aanslaan van de gebruikte mycorrhizapreparaten bij beide orchideeën lijkt een kwestie van incompatibiliteit met de waardplant te zijn. Behandeling M1 leidde op barkschuimsubstraat tot uitval van planten en groeireductie (Foto 4.7 en 4.8 en Figuur 4.4 en 4.5). Dit zou veroorzaakt kunnen zijn door een voor Phalaenopsis schadelijke bacterie die in het M1-preparaat aanwezig was en die zich in dit substraat in het warme kasklimaat zonder veel concurrentie van ander bodemleven goed kon ontwikkelen. Dat het schadelijk effect van M1 in de veenpluggen nagenoeg afwezig was is opmerkelijk. Dit kan deels het gevolg zijn van de individuele groei in de pluggen (verspreiding moeilijker) dan wel van een onderdrukkend effect van het substraat op zich. De inoculatie met de schimmel Piriformospora indica (M3 behandeling) leidde in het barkschuimsubstraat tot een stimulering van de groei van Phalaenopsis: de lengte van het langste blad was gemiddeld 10% hoger dan bij de andere behandelingen (Figuur 4.5). Onder de aanname dat de breedte van het blad evenveel is toegenomen betekent dat een gewichtstoename van ongeveer 20%. Dat is consistent met de waargenomen gewichtstoename van 26% (Figuur 4.4). De voor deze schimmel karakteristieke structuren werden hierbij teruggevonden in de wortels (Foto 4.1). Piriformospora indica werd in dit onderzoek naast de commercieel beschikbare preparaten in de screening meegenomen, omdat bekend was dat deze schimmel bij de orchidee Dactylorhiza maculata de wortels koloniseert en een positief effect op de groei van jonge plantjes heeft (Singh et al, 2000). Bovendien is deze schimmel nauw verwant met Rhizoctonia’s, de bij orchideeën veel voorkomende mycorrhizaschimmels. Nader onderzoek zou kunnen uitwijzen of inoculatie met deze schimmel ook perspectief biedt in het verdere verloop van de teelt.


19

Verrassend werden in alle behandelingen, inclusief de controlebehandelingen, bij Phalaenopsis spontaan typische orchideeënmycorrhiza’s gevormd. De in de wortelcellen opeengepakte hyfen, de zogenoemde pelotons (Foto 4.2) zijn kenmerkend voor orchideeënmycorrhiza zoals deze in de literatuur beschreven staat (o.a. Burgreff 1943, Goh et al 2003). De kolonisatie werd ook gevonden bij Dendrobium in barkschuimsubstraat, maar niet in spagnum. Ook bij afleverbare Phalaenopsis die afkomstig was van een andere (produktie)lokatie werd orchideeënmycorrhiza geconstateerd. De vraag was daarom waar deze schimmels van afkomstig waren. Aangezien de weefselkweekplantjes vrij van schimmels waren voor opplanten, komen de schimmels in het teeltsysteem via het substraat en/of worden via lucht of water verspreid. In het traditionele barkschuimsubstraat zijn deze schimmels duidelijk meer aangetroffen dan in veenplug (Figuur 4.2 en 4.3). In veenpluggen leek de kolonisatie aanvankelijk onderdukt te zijn, maar bij een latere bemonstering kwam kolonisatie ook hier voor. In barkschuimsubstraat was - in vergelijking met veenplug - het langste blad gemiddeld 14% langer (Figuur 4.5). Maar de betere groei kan meerdere oorzaken hebben. Vergelijking van groei in veenpluggen en barkschuimsubstraat is lastig omdat er veel verschillen zijn: substraatvolume per plant, watergift/-beschikbaarheid, voedingtoestand etc. Met de teelt in veenpluggen is bovendien nog weinig ervaring, in tegenstelling tot de teelt met barkschuimsubstraat. De spontane aanwezigheid van mycorrhiza bij Phalaenopsis roept hiermee de volgende vragen op: • • •

•

Zijn de mycorrhizaschimmels van nature aanwezig in het substraat, en worden deze vervolgens verspreid via lucht/water? Is er invloed van de mycorrhiza op de groei van Phalaenopsis omdat in het barkschuimsubstraat zowel een betere groei als een hogere kolonisatie werd gevonden dan in veenplug? Wat gebeurt er met de mycorrhizaschimmel in het verdere verloop van de teelt, na aflevering en heeft deze invloed op b.v. de groei c.q. water- en nutriëntenopname en de weerbaarheid van de planten tegen ziektes? Vertonen afgeleverde planten van andere leveranciers ook spontaan deze mycorrhiza?

Naast bovenstaande vragen zouden de geconstateerde groeibevorderende werking van Piriformospora indica (Singh et al 2000) en de recente beschrijving van positieve groeieffecten van verschillende Rhizoctonia-stammen op diverse potorchideeën in Taiwan (Chang 2008) aanleiding kunnen zijn om verder onderzoek naar de symbiose te initiëren.


20

6

Referenties

6.1

Artikelen

Burgreff H. (1943) Problematik der Mycorhiza. Die Naturwissenschaften 47/48, 558-567 Chang, D.C.N. 2008. Research and application of orchid mycorrhiza in Taiwan. Acta Hort. (ISHS) 766:299-306 Goh H.K.-L. et al (2003) Anatomical study on the development of in vitro orchid roots infected with mycorrhiza. Proc. 1st IS on Accl. & Estab. Microprop. Plants, Eds. A.S. Economou & P.E.Read, ISHS Acta Hort. 616, 475-480 Rasmussen H.M. (1995) Terrestrial orchids. From seed to mycotrophic plant. Cambridge University Press, Cambridge. Rasmussen H.M. (2002) Recent developments in the study of orchid mycorrhiza. Plant and Soil 244, 149-163 Singh A. et al (2000) Plant productivity determinants beyond minerals, water and light: Piriformospora indica – A revolutionary plant growth promoting fungus. Current Science 79 (11), 1548-1554 Smith S.E. & Read D.J. (2008) Mycorrhizal Symbiosis. 3rd edition, Academic Press, pp. 787 Tsavkelova et al (2003) Associative Cyanobacteria Isolated from the Roots of Epiphytic Orchids. Microbiology, Vol. 72, No. 1, 92–97 Vosatka M. & Albrechtova J. (2008) Theoretical aspects and practical uses of mycorrhizal technology in floriculture and horticulture. In: Floriculture, Ornamental and Plant Biotechnology, Volume V, Global Science Books, UK. pp 466-479 Warcup J. H. (1981) The mycorrhizal relationships of Australian orchids. New Phytologist 87, 371-381

6.2

Internet

http://botit.botany.wisc.edu/courses/mpp/OrchidMyco116.html http://bugs.bio.usyd.edu.au/Mycology/Plant_Interactions/Mycorrhizas/Orchid/orchidFunction.shtml http://www.mycorrhiza-research.de/Pages/01_05Orchid.html http://www.actahort.org/books/766/766_39.htm


21

Bijlage 1. Proefschema Overzicht van de indeling van de proefbehandelingen in de kas.

Codering Phalaenopsis 5 myco-behandelingen 2 controlebehandeling (water, gel)

M1,,,M5 C1, C2

2 bemestingnivo's: laag en controle

B1/B2

2 substraten (traditioneel en quickplug)

T/P

2 bakherhalingen

H1, H2 totaal

56 bakken 3360

aantal planten Dendrobium 1 myco-behandeling 1 controlebehandeling 2 bemestingnivo's: laag en controle

B1/B2

2 substraten (traditioneel en quickplug)

T/P

2 bakherhalingen

H1, H2


22

B1 T M B1 H1

P C B1 H1

C B1 H2

M B1 H2

B2 P T M B2H1 C B2 H1

Dendrobium

C B2 H2 M B2 H2

M1 B1H1

M1 B2 H1

M4 B1 H1

M4 B2 H1

M3 B1 H1

M3 B2 H1

C1 B1 H1

C1 B2 H1

M2 B1 H1

M2 B2 H1

C2 B1 H1

C2 B2 H1

M5 B1 H1

M5 B2 H1

M4 B1 H2

M4 B2 H2

M3 B1 H2

M3 B2 H2

C1 B1 H2

C1 B2 H2

M5 B1 H2

M5 B2 H2

M1 B1 H2

M1 B2 H2

M2 B1 H2

M2 B2 H2

M2 B1 H2

C2 B2 H2

Phalaenopsis

Bijlage 2. Bemestingbehandelingen Samenstelling van de A- en B-bakken voor de B1 en B2 –behandelingen. Analyse van de voeding in week 31. 50l vaten 100x geconcentreerd Lage bemesting A-bak Kaliumnitraat 1 kg Kalksalpeter 1 kg Fe-DTPA 6% 40 ml

Controle bemesting A-bak kalksalpeter

NH4 K Ca Mg

NH4 K Ca Mg

1.25 kg

B1 B-bak Peters 21-7-21-3MgO Bitterzout Borax 11% Kopersulfaat 25% Mangaansulfaat 32% Zinksulfaat 23%

1.5 kg 0.5 kg 2.5 gram 2.5 gram 1.5 gram 0.5 gram

B2 B-bak 20-20-20 Bitterzout

3 kg 0.5 kg

mmol/l berekend ANALYSE 0.5 0.2 NO3 3.3 2.2 H2PO4 0.9 0.8 SO4 0.6 0.4 EC

Lage bemesting B1 mmol/l mmol/l berekend ANALYSE berekend 5.2 3.2 ureum-N 2.9 0.3 0.2 totaal-N 8.6 0.6 0.5 mS/cm bar 0.8 0.7 Osm. druk 0.3

mmol/l berekend ANALYSE 1.9 1.1 NO3 2.6 1.9 H2PO4 1.2 0.8 SO4 0.4 0.3 EC

Controle bemesting B2 mmol/l mmol/l berekend ANALYSE berekend 5.1 2.9 ureum-N 4.4 1.7 1.2 totaal-N 11.4 0.4 0.3 mS/cm bar 0.91 0.7 Osm. druk 0.38


23

B Cu Fe Mn Zn Mo

!mol/l berekend ANALYSE 16.7 7.1 2.9 1.5 15.0 7.5 3.3 1.8 1.6 0.7 0.4 0.1

B Cu Fe Mn Zn Mo

!mol/l berekend ANALYSE 11.1 8.7 4.7 1.1 10.7 12 5.5 4.9 4.6 1.5 0.1 0.4

Bijlage 3. Mycorrhiza bij Phalaenopsis- microscopische foto’s De voor orchideeën typische tolypofage mycorrhiza is te herkennen aan de zogenoemde pelotons: kluwens van fijnvertakte en dicht op elkaar gepakte schimmeldraden (hyfen) in de cortexcellen van de orchideeënwortels. De pelotons blijven gedurende een bepaalde tijd intact (trofocytische fase), waarna ze door de plant verteerd worden (fagocytische fase). Vervolgens kunnen de cellen opnieuw gekoloniseerd worden door de schimmel. Deze pelotons zijn door hyfen met elkaar en met de omgeving van de wortel verbonden en voeren suikers, water, fosfaat en stikstofverbindingen aan en geven deze door aan de plant. Onderstaande microscopische foto’s werden gemaakt tijdens de microscopische bepaling van de wortelkolonisatie van Phalaenopsis planten in dit onderzoek. De schimmelstructuren werden zichtbaar gemaakt door een blauwe kleurstof. Foto 1 Dwarsdoorsnede door een wortel van Phalaenopsis met orchideeënmycorrhiza. De buitenste laag van dode cellen (velamen), de schimmelpelotons in de cortexcellen en het centrale vaatbundel van de wortel zijn blauw gekleurd.

Foto 2 Van dichterbij zijn de ronde pelotons van de orchideeënmycorrhiza in de wortelcellen goed zichtbaar. De schimmel dringt niet het centrale vaatbundel van de wortel binnen.


24

Foto 3 Pelotons (donkerblauwe kluwens van hyfen) binnen in de cellen van de wortelcortex. De pelotons zijn door de schimmelhyfen met elkaar verbonden tot een netwerk. De orchideeënschimmel groeit van cel tot cel en is niet te vinden tussen de wortelcellen.

Foto 4 Peloton in cel van de wortelcortex. Een peloton bestaat uit vertakte en dicht op elkaar gepakte schimmeldraden.


25

Oriëntatie op toepassing mycorrhizaschimmels bij Phalaenopsis. Ingrid Weissenhorn, Claudia Külling en Rob Baas

Recommend Documents