Изучение грибов, которые налаживают отношения с растениями

Прочитано: 100 раз(а)


Около 20 лет назад Бала Чаудхари занимался сохранением и восстановлением среды обитания в Калифорнии.

Ее работа заключалась в разработке планов создания новых мест обитания для вымирающих видов на деградированных или нарушенных землях. В своей работе она постоянно сталкивалась с одной постоянной проблемой — восстановлением почвенных микробов в восстановленных местах обитания. Во многом это было связано с отсутствием понимания того, как растения взаимодействуют с микробами в окружающей их среде.

«Именно тогда я решил, что мне нужно поступить в аспирантуру и получить некоторые ответы для себя», — говорит Чаудхари, ныне доцент кафедры наук об окружающей среде в Дартмуте. Как она узнала намного позже, ответ был унесен ветром.

Взаимоотношения между растениями и микробами, которые варьируются от взаимовыгодных до паразитических, зародились сотни миллионов лет назад, когда растения впервые переселились на сушу. Исследовательская лаборатория Чаудхари изучает взаимодействие почвы, растений и микробов, уделяя особое внимание грибкам, которые образуют симбиозы с растениями, называемыми микоризой, что происходит от греческих слов, означающих грибок и корень.

Грибы — это микробы, которые, в отличие от растений, не могут производить себе пищу. Микоризные грибы добывают питательные вещества из почвы и обменивают их на сахара из растений.

Микоризы являются важной частью микробиома растений. Подобно микробам, которые живут в нас и на нас, иногда влияя на наше здоровье и даже на наше поведение, микоризные грибы живут в корнях растений и на них, влияя на их здоровье и, следовательно, на здоровье их экосистем.

«В каждой экосистеме на планете есть растения, образующие микоризные ассоциации. Некоторые даже говорят, что эти ассоциации — самый распространенный симбиоз на планете», — говорит Чаудхари. По ее словам, чтобы получить наиболее полную картину того, как функционируют растения, мы должны понимать микоризу. Их ассоциации имеют решающее значение для сельского хозяйства, лесного хозяйства и природоохранных мероприятий, таких как работа Чаудхари по восстановлению исчезающих мест обитания.

Микоризы, которые изучает Чаудхари, живут под землей всю свою жизнь — они не образуют грибов или других структур над землей. И все же Чаудхари и ее сотрудники обнаружили, что они появляются на вершинах небоскребов в Чикаго с зелеными крышами. Как они попали в воздух, было загадкой, говорит Чаудхари.

Исследователи собирали пыль с крыш с помощью специализированных коллекторов в течение одного года и использовали методы штрих-кодирования ДНК, чтобы идентифицировать различные споры, принесенные ветрами в разное время года.

Они обнаружили, что спор из сельскохозяйственных почв было больше в период вспашки — свидетельство того, что споры выбрасываются в воздух в результате нарушения почвы человеком. В других ландшафтах, по словам Чаудхари, мелкие млекопитающие, копающиеся в почве, также могут вызывать перенос спор ветром.

Лаборатория Чаудхари сейчас повторяет эти эксперименты в гораздо больших пространственных масштабах. «Сейчас у нас есть эксперимент, который распространяется более чем на 20 сайтов в Соединенных Штатах, включая Аляску, Гавайи и Пуэрто-Рико», — говорит Чаудхари.

Исследователи собирают пыль и отслеживают, какие грибки распространяются в воздухе. Исследователи также могут определить, какие грибковые споры могут распространяться по воздуху в разных местах, изучая их черты или характеристики.

«Признаки полезны, потому что мы можем сгруппировать виды и сообщества, имеющие сходные черты, и предсказать их поведение», — объясняет Чаудхари. Но определить признаки микоризы непросто. По словам Чаудхари, микоризные ассоциации — это симбиоз двух очень разных организмов — растений и грибов.

«Как вы определяете черты организмов, когда трудно определить саму особь?» она спрашивает. Нередко в литературе по микоризным признакам они определяются совершенно по-разному.

Чаудхари и большая группа экологов справились с этой сложнейшей задачей, работая вместе, чтобы сформулировать всеобъемлющую основу для всех типов микоризы, которая была недавно опубликована в журнале Trends in Ecology and Evolution. Они считают, что если все в этой области будут на одной странице с определениями и терминологией, это продвинет науку вперед. Команда представляла собой действительно разнородную группу ученых — большинство из них были женщинами, среди них было много молодых ученых и ученых с юга мира. «Мы были очень заинтересованы в привлечении ученых, которых исторически не приглашали на эти мероприятия, — говорит Чаудхари.

Характеристики были разделены на три группы: микоризные признаки растений или свойства растений, влияющие на симбиотические отношения ; грибковые признаки, возникшие из характеристик, уникальных для грибов; эмерджентные свойства, возникающие при взаимодействии растения и грибка.

Когда некоторые грибы и растения собираются вместе, они создают уникальные физические структуры на корнях, которые иллюстрируют эмерджентные свойства. Одним из примеров является мантия, которая образуется, когда нити, отходящие от гриба, оборачивают корни в защитную оболочку и представлены яркими цветами.

«Это то, чего гриб никогда бы не сделал сам по себе. И это то, чего иначе не было бы у растения», — говорит Чаудхари.

Существует признание того, что микоризные грибы действительно важны, говорит Чаудхари, но ученые все еще пытаются объяснить, как микоризные ассоциации влияют на функции и процессы экосистемы, потому что они часто являются идиосинкразическими. Результаты ассоциации зависят от растения, грибов , экосистемы и множества других переменных. «Мы изо всех сил пытаемся справиться со всеми этими вариациями, — говорит Чаудхари, — но черты могут быть способом понять эти идиосинкразии».

Изучение грибов, которые налаживают отношения с растениями



Новости партнеров