Onderzoekers van Bayreuth werpen licht op het natuurlijke bewijs voor het voorkomen en functioneren van netwerken van schimmels en planten – de zogenaamde mycorrhiza-netwerken. Via dit ‘Wood Wide Web’ kunnen planten hulpbronnen en zelfs informatie met elkaar uitwisselen. De onderzoekers hebben hun bevindingen nu gerapporteerd in het tijdschrift Nature Plants .

Ruim 90% van alle landplanten leeft in nauwe symbiose met schimmels, de mycorrhiza. Lange tijd werd mycorrhiza beschouwd als een interactie tussen twee partners:een plant en een schimmel. Er zijn echter aanwijzingen dat met name bossen doordrongen kunnen zijn van hele netwerken van plantenwortels en schimmelweefsel, die een uitwisseling van hulpbronnen en zelfs informatie tussen verschillende planten mogelijk maken, gemedieerd door gemeenschappelijke schimmelpartners.

Deze aanwijzingen hebben soms geleid tot fantasievolle speculaties, vooral in de populaire media, vaak zonder een gedegen wetenschappelijke achtergrond. Als reactie hierop hebben vooraanstaande wetenschappers in recente publicaties de werkelijke betekenis van deze netwerken kritisch in twijfel getrokken.

Om twijfels over het belang van mycorrhiza-netwerken weg te nemen, hebben onderzoekers uit Bayreuth de onderzoeksliteratuur doorzocht en zich geconcentreerd op het voorheen verwaarloosde bewijsmateriaal voor het voorkomen en de functie van het ‘Wood Wide Web’. Met deze kennis kunnen veel zeldzame en bedreigde plantensoorten in de bosonderlaag in de toekomst beter worden beschermd door aangepast bosbeheer.

In het recente onderzoek door een internationaal consortium, waaronder prof. dr. Gerhard Gebauer en zijn onderzoeksmedewerker Franziska Zahn van de Universiteit van Bayreuth, zijn mycoheterotrofe planten en hun rol in ondergrondse netwerken nader bekeken. In tegenstelling tot autotrofe planten zorgen mycoheterotrofe planten niet voor hun koolstofaanvoer via fotosynthese, maar via een schimmelpartner.

De overgrote meerderheid van de landplanten maakt gebruik van symbiose met mycorrhiza-schimmels in hun wortels:de plant ontvangt via de schimmel beperkte voedingsstoffen uit de bodem; in ruil daarvoor ontvangt de schimmel koolstof uit de fotosynthese van de plant. Als een mycorrhiza-schimmel in symbiose leeft met meerdere planten, ontstaat er een ondergronds netwerk, ook wel het 'Wood Wide Web' genoemd.

Het wijdverbreide voorkomen en de betekenis van dit netwerk worden controversieel besproken in de wetenschappelijke gemeenschap. "Eén belangrijke groep planten die duidelijk bewijs levert voor het bestaan ​​van mycorrhiza-netwerken wordt echter grotendeels over het hoofd gezien:de mycoheterotrofe planten", zegt Gebauer.

Volledig mycoheterotrofe planten zijn meestal klein en worden snel over het hoofd gezien in de onderlaag van het bos. Ze leveren echter het doorslaggevende bewijs voor het belang van het ‘Wood Wide Web’. Ze hebben geen groene bladeren en kunnen dus niet fotosynthetiseren. Daarom voeden ze zich volledig ten koste van mycorrhiza-schimmels. Deze schimmelpartners gaan tegelijkertijd een tweede partnerschap aan met bosbomen en kunnen de koolstofuitwisseling tussen de planten bemiddelen.

"De volledig mycoheterotrofe planten bewijzen dus het bestaan ​​van mycorrhiza-netwerken waarbij minstens drie partners (twee planten en een schimmel) betrokken zijn", zegt Gebauer.

Mycorrhiza-netwerken in bossen kunnen dus de koolstofoverdracht tussen planten ondersteunen, waardoor het bovengenoemde dogma van de uitwisseling van koolstof voor voedingsstoffen in de symbiose tussen schimmels en planten wordt uitgedaagd. Op dezelfde manier moet de veronderstelling dat alle groene planten zich uitsluitend voeden met koolstofwinst via fotosynthese in twijfel worden getrokken.

De onderzoekers beschrijven de reeks mogelijkheden voor koolstofoverdracht:aan de ene kant van het spectrum bevinden zich de volledig mycoheterotrofe planten die koolstof uitsluitend van hun schimmelpartner verkrijgen. Aan de andere kant staan ​​de planten die uitsluitend koolstof verkrijgen via fotosynthese. Daartussen voeden sommige planten zich in verschillende mate, ten koste van de schimmelpartner en door fotosynthese.

Meer informatie: Vincent S. F. T. Merckx et al, Mycoheterotrofie in het houtbrede web, Natuurplanten (2024). DOI:10.1038/s41477-024-01677-0

Journaalinformatie: Natuurplanten

Aangeboden door de Universiteit van Bayreuth