De wortels van de meeste landplanten worden gekoloniseerd door arbusculaire mycorrhiza-schimmels, die hun plantenpartners helpen groeien en tegelijkertijd de wijdere omgeving beïnvloeden. Hun verborgen aard heeft ertoe geleid dat deze schimmels slecht worden begrepen, maar onderzoekers van de Chicago Botanic Garden en de Northwestern University hebben een nieuwe aanpak ontwikkeld om de vele soorten die betrokken zijn bij deze ecologisch vitale gemeenschappen te detecteren en te identificeren.

Arbusculaire mycorrhiza-schimmels werken samen met ongeveer 65-75% van de landplanten om ze te voorzien van voedingsstoffen uit de bodem in ruil voor suikers die tijdens de fotosynthese worden gemaakt. Deze schimmelgemeenschappen hebben een grote impact op de soorten planten die op een bepaalde locatie kunnen groeien, en wetenschappers willen graag meer leren over hun diversiteit en hun ecologische effecten. Echter, de aard van arbusculaire mycorrhizae betekent dat de schimmels in de plantenweefsels groeien, dus het kan lastig zijn om te bepalen welke soorten in een bepaalde omgeving aanwezig zijn.

Hoewel DNA-sequencing is gebruikt om ongeveer 350 van de meest voorkomende arbusculaire mycorrhiza-schimmels in bepaalde regio's te identificeren, het is onwaarschijnlijk dat deze benaderingen een volledig beeld geven van de soort in een bepaalde omgeving. Om de diversiteit van de arbusculaire mycorrhiza-schimmels beter te karakteriseren, Promovendus Benjamin Morgan en zijn promotor Dr. Louise Egerton-Warburton ontwikkelden een nieuwe techniek waarmee de zeldzamere schimmelsoorten in een gemeenschap kunnen worden opgespoord, de weg vrijmaken voor toekomstige inzichten in hoe ze kunnen variëren als reactie op veranderingen in het milieu. Hun resultaten zijn gepubliceerd in een recent nummer van Toepassingen in plantenwetenschappen .

Morgan en Egerton-Warburton bouwden voort op recente vooruitgang in de karakterisering van arbusculaire mycorrhiza-gemeenschappen door bewezen schimmelspecifieke DNA-sequencingtools aan te passen voor gebruik met geavanceerde technologieën. Ze voegden een "barcode"-tag toe aan de primers, moleculen die binden aan het DNA, zodat ze kunnen worden gebruikt met extreem gevoelige high-throughput DNA-sequencing-apparatuur om zeldzamere soorten te detecteren.

De onderzoekers gebruikten deze nieuwe aanpak om bodem- en wortelmonsters uit twee bossen op het schiereiland Yucatán te analyseren, Mexico, het onthullen van een van de hoogste niveaus van soortenrijkdom die tot nu toe zijn geregistreerd. Ze identificeerden 2, 213 "operationele taxonomische eenheden" (OTU's), die ofwel afzonderlijke soorten of genetisch variabele individuen van een kleinere reeks soorten vertegenwoordigen. De arbusculaire mycorrhiza-schimmelgemeenschappen werden gedomineerd door een klein aantal veel voorkomende schimmels; slechts 22 OTU's waren goed voor 89% van de DNA-sequenties die in het onderzoek werden geïdentificeerd. Morgan legt uit, "Het grote aantal goed ondersteunde OTU's was verrassend, en weerspiegelt waarschijnlijk de verhoogde gevoeligheid van deze benadering en het vermogen om zeldzame taxa te vangen die gemakkelijk over het hoofd zouden worden gezien in op sporen gebaseerde community-assays en andere sequencing-benaderingen."

De onderzoekers waren ook geïntrigeerd door de verschillen die ze ontdekten tussen de schimmelgemeenschappen van de twee onderzoekslocaties, die zeer vergelijkbare plantengemeenschappen hebben en slechts 50 mijl van elkaar verwijderd zijn. De alkaliteit van de bodem en de gehalten aan stikstof en fosfor in de bodem hebben ertoe geleid dat bepaalde groepen soorten op de ene of de andere locatie vaker voorkomen, waarbij de verschillen het meest uitgesproken zijn in de zeldzamere OTU's. Toekomstige studies zullen waarschijnlijk veel meer milieu-interacties onthullen, legt Morgan uit:"Dit is eigenlijk slechts een momentopname van twee arbusculaire mycorrhiza-schimmelsgemeenschappen. Gezien het enorme belang van de natte/droge seizoensinvloeden voor de ecologie van deze systemen, veel uitgebreidere seizoensgebonden resampling is een primair doel geweest van onze follow-up van het momenteel gepubliceerde werk".

Arbusculaire mycorrhiza-schimmelsystemen spelen een cruciale rol in hun omgeving, aantasting van de planten die daar kunnen groeien en de voedingsstoffen die worden opgeslagen en vrijkomen uit de bodem. Dit onderzoek is een veelbelovende start voor de uitbreiding van onze kennis van deze systemen. Morgan gaat verder, "Het is zeer waarschijnlijk dat de wereldwijde arbusculaire moleculaire schimmeldiversiteit veel hoger is dan de huidige schattingen. Gezien hun belang bij het vormgeven van ecosystemen, we willen meer weten over deze soorten en hun mogelijke functies, vooral in gemeenschappen die de komende decennia waarschijnlijk aanzienlijke veranderingen zullen ondergaan als gevolg van antropogene verstoringen en klimaatverandering."