Орхидеи могут прятаться. Члены этого разнообразного семейства растений, известных своими дико привлекательными цветами, давно известны своей способностью вступать в длительные периоды покоя, иногда в течение года или дольше. Растения укрываются под землей, и без листьев и без необходимости фотосинтеза орхидеи полагаются на грибы в качестве питательных веществ, которые им необходимы для выживания.
Ученые долго ломали голову над тем, что побуждает растения переходить из состояния покоя и пускать побеги. Теперь, новое исследование, проведенное группой ученых из Смитсоновского центра экологических исследований в Эджуотере, штат Мэриленд, объясняет, как концентрации определенных грибов в почве вызывают пробуждение одного североамериканского вида орхидей, мелкой рябины погонии.
«Это чрезвычайно редкая орхидея, и она настолько редка, насколько она редка, как мы думали, потому что проводит много времени, прячась под землей», - говорит эколог Смитсона Мелисса МакКормик, одна из авторов статьи. «Мы провели несколько предыдущих исследований грибов микоризы орхидей., , нас интересовало, влияет ли обилие грибов в почве не только на то, где они находятся, но и когда они появляются ».
Грибы оказались ключом. Большинство орхидей образуют симбиотические партнерства с определенными видами грибов, чтобы выжить. Семена орхидеи лишены крахмалистого эндосперма, который помогает питаться новыми побегами многих других видов растений. Вместо этого семена зависят от микоризного гриба в почве. Они посылают всходы только тогда, когда пришло время цвести и размножаться. У мелкоклювой погони эта связь с грибком микоризы семейства Russulaceae.
Исследователь из Смитсоновского института Мелисса Маккормик говорит, что существует связь между периодом покоя мелкой мутовки и количеством определенного типа грибка в почве. (Деннис Уигхэм) Маккормик проанализировал ДНК образцов почвы, собранных непосредственно рядом с дикими мелкими мутовками, и использовал эти данные для расчета количества гиф Russulaceae. присутствовал в почве на каждом участке.
Когда Маккормик и четыре других ученых, участвовавших в исследовании, сравнили численность русских в почве с частотой, когда проснувшиеся погонии просыпались и посылали побеги, они обнаружили четкую связь: увеличение популяции гриба означало, что редкие погонии появлялись с большей вероятностью. Другими словами, больше правильного гриба в почве помогает орхидеям выходить из покоя чаще.
В прошлом, без возможности анализа ДНК образца, было непрактично точно рассчитать, сколько присутствовало какого-либо одного гриба. Даже под микроскопом многие грибы выглядят очень похоже. «В образце почвы размером с боб Лимы, вероятно, есть несколько сотен видов грибов», - говорит Маккормик.
«Этот грибковый аспект всей этой работы известен со времен Дарвина», - говорит Деннис Уигам, старший ботаник Смитсоновского центра экологических исследований и соавтор исследования. «Но только в последние годы мы смогли по-настоящему заняться этим и посмотреть на ДНК грибов, чтобы увидеть, что они из себя представляют».
Когда грибы вступают в контакт с корнем орхидеи, они образуют пелотоны или спиральные шарики, которые орхидея использует в качестве питательных веществ. (Лиз Кабанова) Некоторые из самых ярких орхидей из тропических регионов создали впечатление, что орхидеи являются экзотической, тропической группой растений. Но орхидеи на самом деле очень широко распространены даже в Соединенных Штатах. «У нас более 200 видов, и они встречаются в каждом штате», - говорит Уигам. «Около 60 процентов из них где-то попали в беду».
Сокращение многих популяций американских орхидей побудило Уигама и других помочь создать Североамериканский центр охраны орхидей, базирующийся в Смитсоновском центре экологических исследований. Центр сотрудничает с около 50 сотрудниками для сохранения мест обитания, хранения семян и образцов грибов микоризы и проведения подобных исследований.
Что грибок получает от этих отношений с орхидеей? Наверное, не очень.
«Все наземные растения на Земле взаимодействуют с грибами», - говорит Уигам. Эти партнерства называются «взаимными». Но почти все свидетельства указывают на то, что в отношениях грибов и орхидей орхидея является очень нуждающимся партнером.
