Can root-feeders alter the composition of AMF communities? Experimental evidence from the dune grass Ammophila arenaria

Root herbivores and plant mutualists, such as arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), have a significant effect on the structure and dynamic of plant communities. Nevertheless, the interactions between the two groups of organisms in natural ecosystems are far from understood. We carried out an inoculation experiment to examine the effect of two root herbivores, Pratylenchus penetrans and P. dunensis (Nematoda), on the composition of the AMF communities associated with two populations of the dune grass Ammophila arenaria. The outcome of the interaction in terms of plant and nematode performance was also analyzed. The total percentage of AMF colonization was not affected by the presence of root-feeders, but they did alter the composition of the AMF communities inside the roots. These changes were dependent on the root-feeder species and the original AMF community: the most severe alterations were observed in the mycorrhizal plants from Wales attacked by P. penetrans. Plant growth was impaired in plants from Wales inoculated with AMF and P. dunensis, which suggests a highly species-specific synergistic interaction with negative consequences for the plant. Root infection by the nematodes was reduced in all mycorrhizal plants when compared to non-mycorrhizal plants. However, a significant reduction of the final number of nematodes was observed only in the mycorrhizal plants from one population.

ZusammenfassungWurzelfresser und Pflanzenmutualisten, wie arbuskuläre Mykorrhizapilze (AMF), haben einen signifikanten Effekt auf die Struktur und Dynamik von Pflanzengesellschaften. Dennoch sind die Interaktionen zwischen den beiden Gruppen von Organismen in natürlichen Ökosystemen weit von einem Verständnis entfernt. Wir führten ein Inokulationsexperiment durch, um die Effekte von zwei Wurzelherbivoren, Pratylenchus penetrans und P. dunensis (Nematoda) auf die Zusammensetzung von AMF-Gesellschaften zu untersuchen, die mit zwei Populationen des Dünengrases Ammophila arenaria assoziiert waren. Das Ergebnis der Interaktionen in Bezug auf die Pflanzen- und Nematodenperformanz wurde ebenfalls analysiert. Die gesamte prozentuale Kolonisation durch AMF wurde durch die Anwesenheit der Wurzelfresser nicht beeinflusst. Sie veränderten jedoch die Zusammensetzung der AMF-Gesellschaften in den Wurzeln. Diese Änderungen hingen vom Wurzelfresser und der ursprünglichen AMF-Gesellschaft ab: die heftigsten Veränderungen wurden bei Mykorrhizapflanzen aus Wales festgestellt, die von P. penetrans befallen wurden. Das Pflanzenwachstum war bei Pflanzen aus Wales verringert, die mit AMF und P. dunensis inokuliert waren. Dies lässt eine sehr artspezifische synergistische Interaktion mit negativen Konsequenzen für die Pflanzen vermuten. Der Nematodenbefall war bei allen Pflanzen mit Mykorrhiza im Vergleich zu Pflanzen ohne Mykorrhiza reduziert. Eine signifikante Reduktion der endgültigen Anzahl der Nematoden wurde jedoch nur bei Pflanzen mit Mykorrhiza aus einer Population beobachtet.