Команда под руководством ученых Смитсоновского института в Панаме раскрыла ключ к пониманию разнообразия тропических деревьев, изучив, как грибы взаимодействуют с семенами, которые задерживаются в земле. Несмотря на разнообразие видов, доступных на выбор, тропические грибы и семена очень разборчивы в ассоциации друг с другом. Ранние соединения с определенным грибком могут повлиять на выживание семени, а также могут помочь объяснить, почему тропические леса остаются такими разнообразными.
«В зависимости от вида семян, с которыми он сочетается, грибок может убить семя, затруднить его развитие или, наоборот, помочь его прорастанию», - сказала Каролина Сармьенто, научный сотрудник Смитсоновского института тропических исследований и ведущий автор. нового исследования, опубликованного в Proceedings of the National Academy of Sciences. Эти видоспецифические результаты удивительны, потому что многие грибы, выделенные в исследовании, могут колонизировать различные виды растений, каждый со своей собственной химической и физической защитой семян. «Мы пока не знаем, почему грибы ведут себя по-разному в зависимости от вида семян, которые они заражают, но эти реакции имеют решающее значение для понимания их выживания и роста в тропических лесах».
Чтобы пролить свет на то, как грибы взаимодействуют с тропическими семенами, Сармьенто и ее коллеги закопали тысячи семян девяти местных видов деревьев на различных участках леса на острове Барро-Колорадо в Панаме. Они выкапывали семена под землей после периодов от месяца до года. После стерилизации внешних поверхностей семена разрезают пополам. Они поместили одну половину в культуральную пробирку, чтобы изолировать любые грибы, которые могли проникнуть в ткань семени, и обработали другую половину, чтобы увидеть, жив ли еще крошечный зародыш растения.
Команда обработала более 8 300 семян и выделила 1 460 грибов, идентифицировав более 200 различных штаммов грибов. Каждый из девяти видов растений привлекал особое сообщество грибов, несмотря на разное количество времени под землей, разные типы почвы и даже разное лесное окружение. Фильтрующий эффект видов растений - даже в виде семян - на типы грибов, которые они привлекают, дает важное представление о неуловимой тайне того, как сохраняется разнообразие тропических лесов.
В тропиках многочисленные виды растут в непосредственной близости друг от друга, но отдельные виды широко разбросаны и местами редки. Ученые предполагают, что эта модель разнообразия может поддерживаться специализированными патогенами, вредителями или хищниками вида-хозяина, которые делают местное соседство враждебным по отношению к себе подобным, благоприятствуя росту неродственных видов..
«По мере увеличения плотности особей одного вида болезни с большей вероятностью распространяются от одной особи к другой», - объяснила старший автор А. Элизабет Арнольд, профессор Аризонского университета.«Большая часть работ в этой области была сосредоточена на саженцах и саженцах тропических деревьев, но то, что происходит с семенами, менее известно».
Расширяя свои результаты, исследователи инокулировали свежие семена семи изучаемых видов штаммами грибов, выделенными во время эксперимента по захоронению. Они прорастили новые семена в теплице и подтвердили, что грибы влияют на гибель и прорастание семян в зависимости от вида.
«Одним захватывающим результатом было то, что если грибок оказывает патогенное воздействие на один вид растений, он, вероятно, оказывает противоположное воздействие на другой», - сказал соавтор Пол-Камило Заламеа, постдокторант Смитсоновского института.
Исследователь проекта Джеймс Даллинг, профессор Университета Иллинойса, Урбана-Шампейн, сказал: «Полезно воздействуя на одни виды и препятствуя регенерации других, грибы могут быть высшими арбитрами в борьбе за существование в тропических лесах."