Een team onder leiding van Smithsonian-wetenschappers in Panama legde een sleutel bloot om de diversiteit van tropische bomen te begrijpen door te bestuderen hoe schimmels omgaan met zaden die in de grond blijven hangen. Ondanks een weelde aan soorten om uit te kiezen, tropische schimmels en zaden zijn kieskeurig in hun omgang met elkaar. Vroege koppelingen met een bepaalde schimmel kunnen van invloed zijn op het overleven van een zaadje en kunnen ook helpen verklaren hoe tropische bossen zo divers blijven.

"Afhankelijk van de soort van het zaad waarmee het gepaard gaat, een schimmel kan het zaad doden, de ontwikkeling ervan belemmeren of, Integendeel, helpen bij het ontkiemen, " zei Carolina Sarmiento, Smithsonian Tropical Research Institute fellow en hoofdauteur van de nieuwe studie, gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences . Deze soortspecifieke resultaten zijn verrassend omdat veel van de schimmels die in het onderzoek zijn geïsoleerd, verschillende plantensoorten kunnen koloniseren, elk met zijn eigen chemische en fysieke zaadafweer. "We weten nog niet waarom schimmels zich anders gedragen, afhankelijk van de zaadsoort die ze infecteren, maar deze reacties zijn cruciaal om hun overleving en groei in tropische bossen te begrijpen."

Om te ontrafelen hoe schimmels omgaan met tropische zaden, Sarmiento en haar collega's begroeven duizenden zaden van negen inheemse boomsoorten in verschillende bospercelen op het eiland Barro Colorado in Panama. Ze groeven de zaden op na ondergrondse perioden variërend van een maand tot een jaar. Na het steriliseren van de buitenoppervlakken, ze snijden de zaden doormidden. Ze plaatsten de ene helft in een kweekbuis om eventuele schimmels te isoleren die mogelijk het zaadweefsel waren binnengedrongen en verwerkten de andere helft om te zien of het kleine plantenembryo nog leefde.

Het team verwerkte meer dan 8, 300 zaden en geïsoleerde 1, 460 schimmels, het identificeren van meer dan 200 verschillende schimmelstammen. Elk van de negen plantensoorten trok een aparte gemeenschap van schimmels aan, ondanks verschillende hoeveelheden tijd onder de grond, verschillende grondsoorten, en zelfs een andere bosomgeving. Het filterende effect van plantensoorten - zelfs als een zaadje - op de soorten schimmels die het aantrekt, biedt belangrijke inzichten in het ongrijpbare mysterie van hoe de diversiteit van tropische bossen blijft bestaan.

In de tropen, talrijke soorten groeien dicht bij elkaar, maar elke individuele soort is wijdverspreid en plaatselijk zeldzaam. Wetenschappers veronderstellen dat dit patroon van diversiteit in stand kan worden gehouden door gespecialiseerde pathogenen, plagen of predatoren van een gastheersoort, die de lokale buurt vijandig maken tegenover meer van zijn eigen soort, terwijl de groei van niet-verwante soorten wordt bevorderd.

"Als de dichtheid van individuen van een enkele soort toeneemt, ziekten verspreiden zich eerder van de ene persoon naar de andere, " verklaarde senior auteur A. Elizabeth Arnold, hoogleraar aan de Universiteit van Arizona. "Het meeste werk in dit gebied was gericht op zaailingen en jonge boompjes van tropische bomen, maar wat er met zaden gebeurt, is minder bekend."

Opvolging van hun resultaten, de onderzoekers enten verse zaden van zeven studiesoorten met schimmelstammen die tijdens het begrafenisexperiment werden geïsoleerd. Ze ontkiemden de nieuwe zaden in een kas, en bevestigden dat de schimmels de zaadsterfte en kieming op een soortspecifieke manier beïnvloedden.

"Een fascinerend resultaat was dat als een schimmel een pathogeen effect had op één plantensoort, het had waarschijnlijk het tegenovergestelde effect op een ander, " zei co-auteur Paul-Camilo Zalamea, een Smithsonian postdoctoraal onderzoeker.

Projectonderzoeker James Dalling, hoogleraar aan de Universiteit van Illinois, Urbana-Champagne, zei, "Door sommige soorten gunstig te beïnvloeden, terwijl andere soorten niet regenereren, schimmels kunnen de ultieme scheidsrechters zijn van de strijd om het bestaan ​​​​in tropische bossen."