Die amerikanische Buche, Fagus grandifolia, ist ein nordamerikanisches Grundnahrungsmittel und die dominierende Art in vielen nordöstlichen Wäldern. Im Jahr 2012 wurde erstmals eine neue Krankheit entdeckt, die Bäume im Nordosten von Ohio infizierte. Die am schlimmsten Befallenen hatten dunkle Streifen auf ihren Blättern, die im Frühjahr zerknittert und ledrig hervorkamen. Erst 2018 entdeckten Experten den Schädling Litylenchus crenatae mccannii, der in den Knospen infizierter Bäume überwinterte.
Während sie über den Kontinent marschiert, lernen die Forscher immer noch das volle Ausmaß der Ursachen und Folgen der Buchenblattkrankheit kennen. In einem neuen Papier in der Zeitschrift für PilzeForscher von Holden Forests & Gardens in Kirtland, Ohio, fanden einen neuen nachgelagerten Effekt der Krankheit: Die Wurzeln infizierter Bäume haben weniger hilfreiche Pilz-Mutualisten, sogenannte Ektomykorrhiza-Pilze.
Das sind schlechte Nachrichten sowohl für die Bäume als auch für die Pilzarten, die sie unterstützen. „Es ist eine wirklich beängstigende Geschichte, wenn man an all die Vorteile denkt, die der Baum normalerweise von seinen Pilz-Mutualisten erwächst“, sagt Claudia Bashian-Victoroff, Forscherin bei Holden Forests & Gardens und Hauptautorin des neuen Papiers. „Diese Bäume sind bereits durch die Buchenblattkrankheit gestresst, sodass der Verlust ihrer Gegenseitigkeit die Gesundheit der Bäume zusätzlich belastet.“
Diese Mutualisten, die Ektomykorrhizapilze, die die Wurzeln der Bäume vom Boden aus besiedeln, spielen eine wichtige Rolle für die Baumgesundheit. Sie helfen den Bäumen bei der Nährstoff- und Wasseraufnahme, und neuere Forschungen haben sogar gezeigt, dass sie für die Resistenz gegen Krankheitserreger im Boden wichtig sein können.
„Es gibt nicht viel Forschung, die die ganze Geschichte erzählt, die die gesamte Ökologie eines Baums im Hinblick darauf betrachtet, was er über der Erde und was er unter der Erde erlebt“, sagt Bashian-Victoroff. „Dies ist die erste Arbeit, die die Auswirkungen der Buchenblattkrankheit mit Mykorrhizapilzen in Verbindung bringt.“
Warum sollte eine Blattkrankheit Auswirkungen auf Pilze haben, die in den Wurzeln eines Baumes leben? Die Buchenblattkrankheit beeinträchtigt die Fähigkeit der Blätter zur Photosynthese, was bedeutet, dass sie nicht so viel Kohlendioxid aufnehmen und nicht so viel Zucker produzieren. Dieser Zucker ist nicht nur die primäre Energiequelle für den Baum, sondern auch das, was sie den Ektomykorrhiza-Pilzen in ihren Wurzeln als Gegenleistung für ihre Dienste zur Verfügung stellen. Beschädigte Blätter bedeuten weniger Photosynthese, weniger Zucker und weniger Ektomykorrhiza-Pilze, die die Wurzeln besiedeln.
Die Forscher fanden die neue Verbindung in einer Plantage von Forschungsbäumen im Holden Arboretum, die 2006 im Rahmen eines US Forest Service-Projekts gepflanzt wurden, um Bäume zu züchten, die gegen eine andere Buchenkrankheit, die Buchenrindenkrankheit, resistent sind. Die Bäume wurden aus Beständen aus Maine und Michigan gepflanzt, die aufgrund ihrer potenziellen Resistenz gegen die ältere Krankheit ausgewählt wurden. Jetzt erliegen die Bäume dem neuen Schädling, der Buchenblattkrankheit, die sich in der Gegend ausbreitet, wobei verschiedene Bäume unterschiedliche Schweregrade der Symptome zeigen.
Das Team zählte über 70.000 Wurzelspitzen, kleine Segmente feiner Wurzeln, in denen die Mykorrhizapilze wachsen und Nährstoffe mit dem Baum austauschen. Sie quantifizierten und identifizierten Pilze über 30 Bäume und zwei Jahreszeiten hinweg. Sie fanden im Herbst nach einer vollen Vegetationsperiode einen entscheidenden Unterschied: Bäume mit den schwersten Symptomen der Buchenblattkrankheit hatten über 65 % weniger gesunde Pilze in ihren Wurzeln als Bäume mit milden Symptomen.
Sie fanden auch heraus, dass Bäume aus Michigan – geografisch näher am Studienstandort und daher besser für die Wachstumsbedingungen geeignet – insgesamt mehr Ektomykorrhiza-Pilze aufwiesen als Bäume aus Maine, und dass die Zusammensetzung der Pilzgemeinschaft in den beiden Regionen deutlich unterschiedlich war.
Wenn die Buchenblattkrankheit die Fähigkeit der Bäume beeinträchtigt, sich mit ihren Gegenseitigkeitspartnern zu verbinden, könnte es kaskadierende Auswirkungen auf die Waldgesundheit und -funktion geben, mit Auswirkungen nicht nur durch Buchenverluste, sondern auch durch den Verlust der Pilzvielfalt.
„Pilz-Mutualisten werden unterschätzt und zu wenig untersucht, selbst unter Mykologen“, sagt Bashian-Victoroff. „Die überwiegende Mehrheit der Pilzforschung befasst sich mit pilzlichen Krankheitserregern, wie denen, die landwirtschaftliche Systeme stören. Daher ist es äußerst wichtig, sich auf Pilze zu konzentrieren und darauf, was sie tun, um unseren Ökosystemen zu helfen.“
Die Studie unterstreicht die Bedeutung des Verständnisses der komplexen Wechselwirkungen zwischen Bäumen und ihren Wurzelsymbionten und betont die Notwendigkeit fortgesetzter Forschung zur Entwicklung wirksamer Strategien zur Bekämpfung der Ausbreitung der Buchenblattkrankheit und zum Schutz dieser wichtigen Waldökosysteme.
Mehr Informationen:
Claudia Bashian-Victoroff et al, Der Schweregrad der Buchenblattkrankheit beeinflusst die Ektomykorrhiza-Kolonisation und die Zusammensetzung der Pilztaxa, Zeitschrift für Pilze (2023). DOI: 10.3390/jof9040497
Zur Verfügung gestellt von Holden Forests & Gardens