Abstract Charred bark of Acacia mangium (bark charcoal), which is made of wood waste from pulp production, was applied as soil amendment for the cultivation of maize, cowpea and peanut to examine its effects on crop yield and soil chemical properties in South Sumatra, Indonesia. The yields of maize and peanut significantly increased after the application of bark charcoal under a fertilized condition in an infertile soil environment. In addition, increases in the root amount and colonization rate of arbuscular mycorrhizal (AM) fungi after bark charcoal application were also observed in maize. In general, the application of bark charcoal induced changes in soil chemical properties by increasing the pH value, total N and available P2O5 contents, cation exchange capacity, amounts of exchangeable cations and base saturation, and by decreasing the content of exchangeable Al3+. The amelioration of the soil chemical properties could be effective in highly weathered infertile tropical soils. The application of charcoal in agriculture is expected to lead to the formation of a carbon sink in soil and to increase crop yield because it has been suggested that charcoal is highly resistant to abiotic and biotic degradation, even in a soil environment.

Abstract Epiphytic orchids are commonly found in exposed environments, which plausibly lead to different root fungal community structures from terrestrial orchids. Until recently, no studies have been conducted to show the fungal community structure during the growth of a photosynthetic and epiphytic orchid in its natural growing state. In this study, the Vanda falcata (commonly known as Neofinetia falcata ), one of Japan’s ornamental orchids, was used to characterize the fungal community structure at different developmental stages. Amplicon sequencing analysis showed that all development stages contain a similar fungal community: Ascomycota dominates half of the community while one-third of the community is Basidiomycota. Rhizoctonia- like fungi, a term to group the most common basidiomycetous fungi that form orchid mycorrhiza, exist even in a smaller portion (around a quarter) compared to other Basidiomycota members. While ascomycetous fungi exhibit pathogenicity, two Ceratobasidium strains isolated from young and adult plants could initiate seed germination in vitro . It was also found that the colonization of mycorrhizal fungi was concentrated in the lower part of the root where it directly attaches to the phorophyte bark, while ascomycetous fungi were distributed in the velamen but never colonized cortical cells. Additionally, lower root parts attached to the bark have denser exodermal passage cells, and these cells were colonized only by mycorrhizal fungi that further infiltrated the cortical area. Therefore, we propose that physical regulation of fungal entry to partition the ascomycetes and mycorrhizal fungi results in the balanced mycorrhizal symbiosis in this orchid.

Abstract Orchids parasitically depend on external nutrients from mycorrhizal fungi for seed germination. Previous findings suggest that orchids utilize a genetic system of mutualistic arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis to establish parasitic symbiosis. In AM symbiosis, recent studies have revealed that the plant hormone gibberellin (GA) negatively affects fungal colonization and development. Although previous studies imply that GA is important for orchid mycorrhizal symbiosis, the molecular mechanism of seed germination in which mycorrhizal symbiosis co-occurs remains unclear because, in AM plants, GA regulates seed germination and symbiosis positively and negatively, respectively. To elucidate this conflict, we investigated the effect of GA on Bletilla striata seed germination and mycorrhizal symbiosis using asymbiotic and symbiotic germination methods. Additionally, we compared the transcriptome profiles between asymbiotically and symbiotically germinated seeds. Exogenous GA negatively affected seed germination and fungal colonization, and endogenous bioactive GA was actively converted to the inactive form during seed germination. Transcriptome analysis showed that B. striata shared many of the induced genes between asymbiotically and symbiotically germinated seeds, including GA metabolism- and signaling-related genes and AM-specific marker homologs. Our study suggests that orchids have evolved in a manner that they do not use bioactive GA as a positive regulator of seed germination and instead, auto-activate the mycorrhizal symbiosis pathway through GA inactivation to accept the fungal partner immediately during seed germination.