von Adam Frew, Carlos Aguilar-Trigueros, Jeff Powell, Natascha Weinberger und Stephanie Watts-Fawkes, Die Unterhaltung
Direkt unter Ihren Füßen besteht eine uralte und stille Allianz. Diese Allianz zwischen Pflanzen und arbuskulären Mykorrhizapilzen (AM) ist eine der ältesten biologischen Partnerschaften auf der Erde.
Geht fast zurück eine halbe Milliarde Jahre, ebnete diese Beziehung den Weg für Pflanzen, an Land zu gelangen. Diese frühen Pflanzen, einfach und ohne das komplexe Wurzelsystem heutiger Pflanzen, schlossen eine Allianz mit Pilzen. Diese Allianz war maßgeblich an der Entwicklung des Pflanzenlebens beteiligt und hat geholfen prägen unsere Ökosysteme.
Diese Pilze wachsen zu Wurzeln heran, wo die Pflanzen sie mit dem Kohlenstoff (in Form von Zucker und Fett) versorgen, den sie zum Überleben benötigen. Die Pilze strecken dünne wurzelartige Fäden, sogenannte Myzelien, in den Boden aus, um dort zu bilden ausgedehnte Netzwerke, die auf Nährstoffe zugreifen können außerhalb der Reichweite von Pflanzenwurzeln.
Aber diese versteckten Mikroben helfen den Pflanzen nicht nur dabei, Nährstoffe zu erhalten. Pflanzen haben ständig mit Schädlingen und Krankheiten zu kämpfen, und das schon seit langem. Um damit umzugehen, müssen sie entwickelte ausgefeilte Abwehrmechanismen. AM-Pilze können Diese Abwehrkräfte werden erheblich verstärkt.
Könnten Pflanzen ihre Pilzverbündeten also auf der Grundlage ihrer Fähigkeit auswählen, die Abwehrkräfte gegen Schädlinge und Krankheiten zu stärken? Wir sind dieser Frage kürzlich nachgegangen und vorgeschlagene Hypothesen darüber, wie das passieren konnte. Die Antwort könnte enorme Auswirkungen auf die nachhaltigere Gestaltung der Landwirtschaft haben.
Die alte Allianz nutzen
Angesichts der Vorteile, die AM-Pilze Pflanzen bieten können, ist es keine Überraschung, dass großes Interesse an ihrer Verwendung im Umweltmanagement besteht. Studien zeigen, dass AM-Pilze enorme Vorteile für die Wiederherstellung des Ökosystems haben können, indem sie das unterstützen Gründung einheimischer Pflanzengemeinschaften. Ihre Bedeutung für die Ökosystemfunktion macht deutlich, dass Mykorrhiza-Pilze es sein sollten in die Naturschutzbemühungen einbezogen.
In landwirtschaftlichen Systemen können Pilze das Pflanzenwachstum und die Nährstoffaufnahme steigern Erträge. Diese Vorteile waren ein Hauptaugenmerk der Forscher seit den 1950er Jahren.
Zwar gibt es zahlreiche Belege für die Vorteile, die AM-Pilze für Nutzpflanzen bieten können, Die Ergebnisse vor Ort sind inkonsistent. Es kann eine geben Nichtübereinstimmung zwischen dem Nährstoffbedarf der Nutzpflanzen und der Fähigkeit der im Boden vorhandenen oder eingeführten Pilze, diesen Bedarf zu decken.
Wählen Pflanzen ihre Pilzpartner zur Verteidigung aus?
In den Wurzeln einer einzelnen Pflanze können zahlreiche Pilzarten nebeneinander existieren und komplexe Gemeinschaften bilden. Die Arten, aus denen diese Gemeinschaften bestehen, können jeweils unterschiedliche Fähigkeiten bieten – einige sind besser in der Verteidigung, während andere besser in der Nährstoffaufnahme sind. Der Nutzen, den eine Pflanze von ihren Pilzpartnern erhält, ist zum Teil wird dadurch bestimmt, welche Arten vorhanden sind in seinen Wurzeln.
Wir können AM-Pilze auf den Boden auftragen, aber das bedeutet nicht, dass diese Pilze tatsächlich mit der Pflanze zusammenarbeiten.
Also Was bestimmt, welche Pilze Zugang zu den Wurzeln erhalten?? Haben Pflanzen dabei ein Mitspracherecht? Und wenn ja, wie wählen sie aus? Diese Fragen beschäftigen Ökologen und Biologen seit langem.
Im Zentrum dieser Beziehung steht ein komplexes Austauschsystem. Pflanzen versorgen die Pilze mit dem Kohlenstoff, den sie brauchen, und die Pilze bieten den Pflanzen Vorteile.
Untersuchungen haben gezeigt, dass eine Pflanze Willenskraft hat Favoriten spielen (zumindest in einigen Fällen) mit den Pilzen. Sie werden zusammenarbeiten und Geben Sie den Pilzen, die die meisten Nährstoffe liefern, mehr Kohlenstoff.
Und doch gibt es welche erhebliche Herausforderungen zur Nutzung dieser ernährungsphysiologischen Vorteile in der Landwirtschaft, wo dem Boden große Mengen an Nährstoffen zugeführt werden. Dies kann unsere Fähigkeit, die Pilze auf diese Weise zu nutzen, einschränken, da die Pflanzen nicht mehr auf die Pilze als Nährstoffe angewiesen sind.
Aber können wir diese Partnerschaft für die Pflanzenabwehr nutzen? Weltweit verzehren Insektenschädlinge bis zu 20 % der wichtigsten Getreidekulturen allein.
Könnten Pflanzen, da wir wissen, dass sie Favoriten sein können, ihre Pilze auswählen, um die Verteidigung zu stärken? Wir haben entwickelt Hypothesen um zu versuchen, diese Frage besser zu verstehen und die Voraussetzungen für zukünftige Forschungen zu schaffen.
Eine komplexe Frage mit großen Auswirkungen
Es gibt viele Komplikationen. Wenn eine Pflanze von Schädlingen befallen wird, Dies beeinträchtigt seine Fähigkeit, Kohlenstoff zu liefern zu seinen Pilzverbündeten, da seine Kohlenstoffressourcen angespannt sind. Es ist noch nicht bekannt, wie sich diese Veränderungen auf die „Wahl“ der Pflanze an Pilzpartnern auswirken.
Wir müssen besser verstehen, wie solche Entscheidungen zustande kommen und wie Pflanzenfresser die Fähigkeit von Pflanzen beeinträchtigen können, diejenigen Pilze zu belohnen, die ihnen den größten Nutzen bringen.
Wenn Pflanzen jedoch die Pilze auswählen können, die ihnen bei der Bekämpfung von Schädlingen und Krankheiten helfen, könnte dies unsere Einstellung zu den Partnerschaften mit der Natur verändern. Es hat große Auswirkungen auf die Landwirtschaft, den Naturschutz und die Wiederherstellung geschädigter Umwelten.
Zu wissen, wie Pflanzen Pilzverbündete auswählen, würde den Weg für besser geschützte Nutzpflanzen ebnen und die Notwendigkeit des Einsatzes synthetischer Pestizide verringern. Es würde spannende Möglichkeiten eröffnen, Ökosystemen bei der Erholung und dem Gedeihen zu helfen.
Die Möglichkeit, dass Pflanzen Pilze anhand ihrer Vorteile identifizieren und auswählen können, eröffnet spannende neue Grenzen in der ökologischen Forschung. Während wir diese unterirdischen Wechselwirkungen erforschen, kommen wir der Nutzung des Potenzials einer der ältesten Symbiosen der Erde immer näher. Es ist eine Erinnerung an die komplexen Beziehungen, die das Leben auf dem Planeten aufrechterhalten, Verbindungen, die heute genauso wichtig sind wie vor 500 Millionen Jahren, als die ersten Pflanzen nach der Sonne oben und die Pilze unten griffen.
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