Корни большинства наземных растений заселены арбускулярными микоризными грибами, которые помогают растениям-партнерам расти, а также влияют на окружающую среду в целом. Их скрытая природа означает, что эти грибы плохо изучены, но исследователи из Чикагского ботанического сада и Северо-Западного университета разработали новый подход для обнаружения и идентификации многих видов, участвующих в этих экологически важных сообществах.
Арбускулярные микоризные грибы сотрудничают примерно с 65-75% наземных растений, чтобы обеспечить их питательными веществами из почвы в обмен на сахара, образующиеся во время фотосинтеза. Эти грибковые сообщества оказывают большое влияние на типы растений, которые могут расти в определенном месте, и ученые стремятся узнать больше об их разнообразии и их воздействии на окружающую среду. Однако природа арбускулярной микоризы означает, что грибы растут в тканях растения, поэтому бывает сложно определить, какие виды присутствуют в конкретной среде.
Морган и Эгертон-Уорбертон опирались на недавние достижения в характеристике сообществ арбускулярной микоризы, адаптировав проверенные инструменты секвенирования ДНК, специфичные для грибов, для использования с современными технологиями. Они добавили метку «штрих-код» к праймерам, молекулам, которые связываются с ДНК, чтобы их можно было использовать с чрезвычайно чувствительным высокопроизводительным оборудованием для секвенирования ДНК для обнаружения более редких видов..
Исследователи использовали этот новый подход для анализа образцов почвы и корней из двух лесов на полуострове Юкатан в Мексике, обнаружив один из самых высоких уровней видового богатства, зарегистрированных на сегодняшний день. Они определили 2 213 «операционных таксономических единиц» (OTU), которые представляют собой либо отдельные виды, либо генетически изменчивые особи из меньшего набора видов. В сообществах арбускулярно-микоризных грибов преобладало небольшое количество очень обычных грибов; всего на 22 OTU приходилось 89% последовательностей ДНК, идентифицированных в исследовании. Морган уточняет: «Большое количество хорошо поддерживаемых OTU было неожиданным и, вероятно, отражает повышенную чувствительность этого подхода и его способность выявлять редкие таксоны, которые легко упустить из виду при анализе сообщества на основе спор и других подходах к секвенированию».
Исследователи также были заинтригованы обнаруженными ими различиями между грибковыми сообществами на двух участках исследования, которые имеют очень похожие растительные сообщества и находятся всего в 50 милях друг от друга. Щелочность почвы и содержание азота и фосфора в почве привели к тому, что определенные группы видов были более распространены на том или ином участке, причем различия были наиболее выражены в более редких ОТЕ. Будущие исследования, вероятно, выявят гораздо больше взаимодействий с окружающей средой, объясняет Морган: «На самом деле это всего лишь снимок двух сообществ арбускулярных микоризных грибов. было основной целью нашего продолжения опубликованной в настоящее время работы."
Арбускулярные микоризные грибковые системы играют решающую роль в окружающей среде, влияя на растения, которые могут там расти, и на питательные вещества, которые сохраняются и выделяются из почвы. Это исследование является многообещающим началом расширения наших знаний об этих системах. Морган продолжает: «Очень вероятно, что глобальное разнообразие арбускулярных молекулярных грибов намного превышает текущие оценки. Учитывая их важность в формировании экосистем, мы заинтересованы в получении дополнительной информации об этих видах и их возможных функциях, особенно в сообществах, которые могут претерпит значительные изменения в результате антропогенных нарушений и изменения климата в ближайшие десятилетия."