Новые исследования ученых продемонстрировали, как крошечные подземные грибы-эндофиты создают водные мосты между корнями и помогают растениям выживать в условиях засухи.
В экосистемах по всему миру грибы играют ключевую роль в поддержании жизни растений. Их способность образовывать связи между корнями растений может способствовать улучшению усвоения воды и питательных веществ, а также росту этих растений. Несмотря на то что грибные симбиозы были предметом изучения на протяжении многих лет, некоторые ученые уверены, что эти подземные сети гораздо сложнее, чем представляется на первый взгляд.
Большинство исследований взаимодействия растений и грибов сосредоточено на микоризных грибах, известных своей способностью создавать пути для обмена питательными веществами. Однако недавний эксперимент, проведенный учеными из Северного университета Аризоны (NAU), демонстрирует, что симбиотические системы не ограничиваются только микоризой. Часто игнорируемая группа грибов, известная как темные септированные эндофиты (DSE), может связывать корни соседних растений, облегчая обмен водой и увеличивая биомассу растений-хозяев. DSE могут играть важную роль в поддержании жизнеспособности растительных сетей в засушливых регионах Юго-Запада США.
В исследовании, опубликованном в журнале Communications Biology, ведущий автор, аспирант NAU Беатрис Бок, признает, что микоризные грибы заслуженно привлекли много внимания, так как они образуют хорошо известные партнерства с растениями. Тем не менее, если в экосистеме присутствуют и DSE, ситуация под землей становится более сложной. Из-за незаметности этих крошечных грибов люди часто упускают эти процессы из поля зрения.
Чтобы глубже изучить роль темных септированных эндофитов, Бок и ее команда провели эксперимент с тремя парами растений Sorghum bicolor в контролируемых лабораторных условиях. Растения были разделены воздушным зазором в 3 миллиметра, который предотвращал прямой контакт почвы под одним растением с почвой под другим. В одной паре растения разделяла тонкая пластинка, а в двух других парах (включая ту, где был барьер) одно сорго было заражено грибом-эндофитом. Контрольная пара была стерильной, без барьера между растениями.
Исследователи установили, что гриб способен использовать тонкие нитевидные структуры, называемые гифами, для преодоления воздушного зазора и создания живого моста между корнями растений. В парах, содержащих гриб DSE, вода из растения-хозяина, окрашенная красителем, впоследствии была найдена в листьях реципиента. Грибные гифы успешно переносили воду между образцами.
Растения, имеющие доступ к грибной сети, оказались в два раза крупнее, чем растения в контрольных группах без грибной поддержки.
Симбиотические DSE встречаются у тысяч видов растений по всему миру и широко распространены в условиях экстремальной среды, например, при засухе. Хотя их функции все еще обсуждаются, Бок отметила, что DSE играют важную роль в поддержании жизнеспособности растений в сложных условиях, включая дефицит влаги.
Исследование NAU стало первой контролируемой демонстрацией того, что эндофиты могут формировать общие корневые сети между несколькими растениями. Бок надеется, что полученные результаты побудят других ученых к более глубокому изучению влияния этих грибов на динамику экосистем.
Эта работа укрепила мой интерес к тому, как и почему растения и грибы формируют симбиотические отношения. Весной я заканчиваю учебу, и, размышляя о том, что будет дальше, я постоянно возвращаюсь к этим вопросам. Мы еще так многого не знаем, и я с нетерпением жду продолжения исследования скрытого мира грибов и растений.
Фото: hi-tech.mail.ru