Ботаники из Стелленбосского университета (SU) подошли на один шаг ближе к разгадке тайны необычайного уровня биоразнообразия Цветочного региона Кейптауна.
На сегодняшний день, по крайней мере, часть этого замечательного разнообразия объясняется способностью растений адаптироваться к микронишам, созданным такими факторами, как стабильный палеоклимат, надежные зимние осадки, географические градиенты и разнообразные типы почв.
Теперь ботаники из Департамента ботаники и зоологии SU нашли доказательства того, что крупнейший род геофитов мыса, Oxalis, развил уникальную ассоциацию с бактериальным родом Bacillus, которые помогают ему фиксировать азот из воздуха и выполнять экстраординарные действия. подвиги прорастания.
Кроме того, они доказали, что бактерии Bacillus настолько интегрированы в эти симбиотические отношения, что они даже наследуются от материнского растения к семени. Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале BMC Plant Biology под заголовком «Азотфиксирующие бактерии и Oxalis - свидетельство вертикально наследуемого бактериального симбиоза».
Профессор Линн Дрейер, ведущий специалист по кислицам южной части Африки в Университете штата Калифорния и один из авторов, говорит, что это первое сообщение о такой системе вертикального наследования эндофитных бактерий для геофитов.
Мыс известен самой разнообразной геофитной флорой в мире, насчитывающей 2 100 видов из 20 семейств, но факторы, обусловливающие это удивительное разнообразие, до сих пор плохо изучены. Это разнообразие еще более примечательно, если принять во внимание, что оно происходит в среде с одними из самых низких уровней содержания азота и фосфора в мире.
Как работают эти симбиотические отношения?
Из предыдущей работы исследовательская группа Дрейера установила, что 60% видов Oxalis имеют неподатливые семена. Это означает, что они не переносят высыхания и должны прорастать сразу после опадения.
Но еще более уникальным для этих видов является частота обратного прорастания, когда семенные листья и первый внекорневой лист разворачиваются в течение первых 24-48 часов без какой-либо поддержки корешков или корней.
Именно в процессе попытки выяснить этот необычайный подвиг прорастания одна из аспирантов Дрейера, доктор Мишель Джуст, обнаружила свидетельства скопления бактерий и грибков в вегетативных и репродуктивных органах шести видов Oxalis..
Мы обнаружили, что бактерии и грибы населяют слизь, окружающую основание неподатливых проростков Oxalis. Слизь представляет собой густое клейкое вещество, которое выделяется семенами при прорастании. Некоторые из бактерий и грибков, которые мы обнаружили в слизи были взяты из окружающей почвы, но другие были получены по наследству от самого семени», - объясняет Джуст.
Эти бактерии обитают внутри тела растения, вполне возможно, в специальных структурных полостях, где они питаются оксалатом - органической кислотой, вырабатываемой растениями как побочный продукт фотосинтеза.
Девять из наиболее распространенных видов бактерий, идентифицированных в исследовании, принадлежали к роду Bacillus, и три из них обладают способностью использовать оксалаты в качестве единственного и часто предпочтительного источника углерода.
"Мы думаем, что эти необычные отношения, должно быть, развивались в течение миллионов лет, помогая Oxalis максимально использовать очень предсказуемый сезон зимних дождей, давая ему достаточно времени, чтобы дать достаточный рост над землей, чтобы также образовать луковицу под землей. чтобы дожить до первых дождей следующей зимы. Действительно, русская рулетка стратегий прорастания!" Дрейер объясняет.
Но вопросов в этой истории все равно гораздо больше, чем ответов.
То, как образуется слизь и из чего она состоит, является предметом текущего исследования, в то время как другой аспирант разрабатывает методы микроскопии, чтобы точно определить, действительно ли эти эндофитные бактерии обитают в необычных полостях, которые пересекают все органы большинства непокорных видов Oxalis. Исследуется также чрезвычайно быстрый способ образования луковицы.
«По сравнению с другими средами Средиземноморья биоразнообразие мыса Цветочный регион зашкаливает. Но почему это так, до сих пор остается одной из величайших загадок, которые пытаются разгадать ботаники», - заключает Дрейер..