Eksempler på svampe isoleret fra frø i et begravelseseksperiment på Barro Colorado Island i Panama. Kredit:Carolina Sarmiento/STRI
Et hold ledet af Smithsonian-forskere i Panama afslørede en nøgle til at forstå tropiske træers mangfoldighed ved at studere, hvordan svampe interagerer med frø, der dvæler i jorden. På trods af et smorgasbord af arter at vælge imellem, tropiske svampe og frø er kræsne med at omgås hinanden. Tidlige parringer med en bestemt svamp kan påvirke, om et frø overlever, og kan også hjælpe med at forklare, hvordan tropiske skove forbliver så forskellige.
"Afhængig af arten af frøet, det parrer sig med, en svamp kan dræbe frøet, hæmme dets udvikling eller, tværtimod, hjælpe dens spiring, " sagde Carolina Sarmiento, Smithsonian Tropical Research Institute-stipendiat og hovedforfatter af den nye undersøgelse, offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences . Disse artsspecifikke resultater er overraskende, fordi mange af de svampe, der er isoleret i undersøgelsen, kan kolonisere forskellige plantearter, hver med sit eget kemiske og fysiske frøforsvar. "Vi ved endnu ikke, hvorfor svampe opfører sig forskelligt afhængigt af frøarten, de inficerer, men disse svar er afgørende for at forstå deres overlevelse og vækst i tropiske skove."
For at afmystificere, hvordan svampe interagerer med tropiske frø, Sarmiento og hendes kolleger begravede tusindvis af frø fra ni hjemmehørende træarter i en række skovområder på Barro Colorado Island i Panama. De gravede frøene op efter perioder under jorden fra en måned til et år. Efter sterilisering af de ydre overflader, de skærer frøene i halve. De placerede den ene halvdel i et dyrkningsrør for at isolere eventuelle svampe, der kunne have invaderet frøvævet, og behandlede den anden halvdel for at se, om det lille planteembryo stadig var i live.
Forsker Carolina Sarmiento tjekker frø podet med svampe for at lære, hvordan svampene påvirker spiringen. Kredit:Geetha Iyer/STRI
Holdet behandlede mere end 8, 300 frø og isoleret 1, 460 svampe, identificere mere end 200 forskellige svampestammer. Hver af de ni plantearter tiltrak et særskilt samfund af svampe, trods forskellige mængder af tid under jorden, forskellige jordtyper, og endda forskellige skov omgivelser. Plantearternes filtrerende effekt – selv som frø – på de typer svampe, den tiltrækker, giver vigtig indsigt i det undvigende mysterium om, hvordan tropisk skovdiversitet fortsætter.
I troperne, talrige arter vokser i umiddelbar nærhed, men enhver individuel art er vidt spredt og lokalt sjælden. Forskere antager, at dette mangfoldighedsmønster kan opretholdes af specialiserede patogener, skadedyr eller rovdyr af en værtsart, som gør det lokale kvarter fjendtligt over for flere af sin egen slags og samtidig favoriserer væksten af ubeslægtede arter.
"Når tætheden af individer af en enkelt art stiger, sygdomme er mere tilbøjelige til at sprede sig fra et individ til et andet, " forklarede seniorforfatter A. Elizabeth Arnold, professor ved University of Arizona. "Det meste arbejde på dette område har fokuseret på frøplanter og spirer af tropiske træer, men hvad der sker med frø er mindre kendt."
Smithsonian postdoc-stipendiat Paul-Camilo Zalamea genvinder frø begravet i skoven på Barro Colorado Island, Panama, at studere de svampe, der kunne have koloniseret dem. Kredit:Rodrigo Arangua/AFP
Følger op på deres resultater, forskerne podede friske frø fra syv undersøgelsesarter med svampestammer isoleret under begravelseseksperimentet. De spirede de nye frø i et drivhus, og bekræftede, at svampene påvirkede frødødelighed og spiring på en artsspecifik måde.
"Et fascinerende resultat var, at hvis en svamp havde en patogen effekt på en planteart, det ville sandsynligvis have den modsatte effekt på en anden, " sagde medforfatter Paul-Camilo Zalamea, en Smithsonian postdoc.
Projektefterforsker James Dalling, professor ved University of Illinois, Urbana-Champaign, sagde, "Ved at påvirke nogle arter til gavn og samtidig forhindre andre i at regenerere, svampe kan være de ultimative dommere i kampen for tilværelsen i tropiske skove."