Wetenschap
Orchideeënplanten voeden hun zaailingen via een gedeeld ondergronds schimmelnetwerk, zo blijkt uit onderzoek
De gewone gevlekte orchidee (Dactylorhiza fuchsii) komt overal in Groot-Brittannië voor. Deze orchideeën produceren kleine zaadjes die door de wind overal naartoe kunnen worden vervoerd, maar toch verschijnen ze vaak in bosjes met kleine zaailingen die in de buurt van volwassen planten groeien. Dit fenomeen heeft ecologen sinds de tijd van Darwin in verwarring gebracht, waarbij de exacte reden een mysterie blijft.
Een nieuwe studie, geleid door onderzoekers van de Universiteit van Sheffield in samenwerking met de Universiteit van Manchester, levert het eerste bewijs dat orchideeënzaailingen in een vroeg stadium ontkiemen en bloeien in de buurt van volwassen planten als gevolg van een soort ouderlijke verzorging met behulp van ondergrondse schimmelnetwerken. P>
Wetenschappers onderzochten het idee dat schimmelnetwerken, bekend als mycorrhiza-netwerken, fungeren als een directe route voor gevestigde orchideeënplanten om recentelijk geproduceerde suikers te delen met zich ontwikkelende zaailingen.
Professor Katie Field, co-auteur van de studie en hoogleraar Plant-Soil Processes aan de School of Biosciences van de Universiteit van Sheffield, zei:"Onze resultaten ondersteunen het idee dat sommige orchideeën met hun zaailingen een vorm van 'ouderlijke opvoeding' hanteren.
"Door zaailingen in een vroeg stadium te voorzien van essentiële voedingsstoffen via gedeelde schimmelverbindingen, geven de ouderorchideeën de zaailingen een voordeel ten opzichte van naburige planten die strijden om dezelfde hulpbronnen.
"Deze bevinding is opwindend, want waarom deze orchideeën vaak in groepjes worden aangetroffen, ondanks dat hun zaden door de wind worden verspreid, is al honderden jaren een raadsel."
Het onderzoek richtte zich op de gewone gevlekte orchidee en zijn schimmelpartner, Ceratobasidium cornigerum. Onderzoekers creëerden een systeem waarbij volwassen, groene orchideeën werden verbonden met zich ontwikkelende, chlorofylvrije zaailingen via een schimmelnetwerk gekweekt op agar.
De volwassen planten werden vervolgens blootgesteld aan een speciale vorm van koolstofdioxide die binnen het systeem kon worden gevolgd.
Zo werkte het:
- Groene orchideeënplanten waren via het schimmelnetwerk verbonden met zich ontwikkelende zaailingen.
- De groene planten werden vervolgens blootgesteld aan een speciale vorm van koolstofdioxide die binnen het systeem kon worden gevolgd.
- Na een tijdje analyseerden de onderzoekers zowel de zaailingen als het schimmelnetwerk om te zien waar de gelabelde koolstof terechtkwam.
De resultaten waren duidelijk:de zaailingen verzamelden de gelabelde koolstof, wat aangeeft dat ze werden ondersteund door de volwassen planten. Door de beweging van koolstof te volgen, toonde het onderzoek aan dat de volwassen orchideeën inderdaad hun recentelijk geproduceerde suikers deelden met de zaailingen via het schimmelnetwerk.
Sir David Read, emeritus hoogleraar plantenwetenschappen aan de Universiteit van Sheffield en hoofdauteur van het onderzoek, zei:“Terwijl de zaden van de meeste planten, bijvoorbeeld peulvruchten (erwten, bonen) en grassen (rijst, maïs, tarwe) volledig zijn De zogenaamde stofzaden van orchideeën, voorzien van voedselreserves door hun ouderplanten, krijgen onvoldoende reserves van de ouders om zich zelfstandig te ontwikkelen.
‘In plaats daarvan worden ze met miljoenen geproduceerd door elke individuele ouderorchideeplant van waaruit ze door de wind naar de omringende omgeving worden verspreid. Zelfs Charles Darwin was verbaasd over deze strategie, die suggereerde dat het, hoewel het de zaden van een individuele orchideeënplant mogelijk zou maken zo wijdverspreid te zijn dat het binnen een paar jaar de hele wereld zou kunnen koloniseren. Hij merkte op dat hun onvermogen om dit te doen 'op dit moment niet te begrijpen was'.
"Wat nu wordt onthuld is dat de ondergrondse ontwikkeling van deze in wezen reservevrije zaden kan worden ondersteund door fotosynthetisch geproduceerde suikers die naar hen worden getransporteerd van volwassen planten die bovengronds groeien via een gedeeld mycelium van symbiotische schimmels."
Resultaten van het onderzoek, gepubliceerd in New Phytologist , laten zien dat de hoeveelheid overgebrachte koolstof afhankelijk leek te zijn van de omgeving. Toen de schimmel toegang kreeg tot een rijkere voedselbron (havermout-agar), werd er minder koolstof overgebracht naar de zaailing. Dit suggereert dat de sterkte van de vraag van de zaailingen de stroom van voedingsstoffen door het netwerk kan beïnvloeden.
Dit onderzoek heeft belangrijke implicaties voor het begrijpen van de orchideeënecologie en de inspanningen voor natuurbehoud. Door het belang van schimmelverbindingen te erkennen, kunnen wetenschappers betere strategieën ontwikkelen om deze unieke en vaak bedreigde planten te beschermen.
Volgende stappen zijn om deze theorie te onderzoeken in de natuurlijke habitat waarin de orchideeën voorkomen en om te kijken of dit ook voor andere soorten geldt.