Сообщества арбускулярных микоризных грибов раскрыты новым методом секвенирования ДНК
Корни большинства наземных растений колонизированы арбускулярными микоризными грибами (АМГ), которые помогают своим растениям-партнёрам расти и влияют на окружающую среду. Их скрытая природа означала, что эти грибы плохо изучены. Исследователи из Чикагского ботанического сада и Северо-Западного университета разработали новый подход для обнаружения и идентификации множества видов в этих экологически важных сообществах.
Арбускулярные микоризные грибы вступают в симбиоз примерно с 65–75% наземных растений, снабжая их питательными веществами из почвы в обмен на сахара, производимые при фотосинтезе. Эти грибные сообщества сильно влияют на типы растений, которые могут расти в конкретном месте. Однако природа арбускулярной микоризы означает, что грибы растут внутри тканей растения, что затрудняет определение видового состава в конкретной среде.
Хотя секвенирование ДНК позволило идентифицировать около 350 наиболее распространённых АМГ в определённых регионах, эти подходы вряд ли дают полную картину. Чтобы лучше охарактеризовать разнообразие АМГ, аспирант Бенджамин Морган и его научный руководитель доктор Луиза Эгертон-Варбертон разработали новую технику, способную обнаруживать более редкие виды грибов в сообществе. Их результаты опубликованы в недавнем выпуске журнала Applications in Plant Sciences.
Исследователи адаптировали проверенные инструменты для секвенирования ДНК, специфичные для грибов, для использования с современными технологиями. Они добавили «штрих-код» к праймерам — молекулам, которые связываются с ДНК, — чтобы использовать их с высокочувствительным оборудованием для высокопроизводительного секвенирования ДНК для обнаружения редких видов.
Новый подход был применён для анализа образцов почвы и корней из двух лесов на полуострове Юкатан в Мексике. Результаты показали один из самых высоких уровней видового богатства, зарегистрированных на сегодняшний день. Было идентифицировано 2213 «операционных таксономических единиц» (OTU), которые представляют либо отдельные виды, либо генетически различные особи из меньшего набора видов. Сообщества АМГ были представлены небольшим количеством очень распространённых грибов: всего 22 OTU составили 89% идентифицированных последовательностей ДНК.
Исследователи также обнаружили различия между грибными сообществами двух участков исследования, которые имеют очень похожие растительные сообщества и находятся на расстоянии всего 50 миль друг от друга. Щёлочность почвы, а также уровни азота и фосфора в почве привели к тому, что определённые группы видов были более распространены на одном или другом участке, причём различия были наиболее выражены среди редких OTU.
Арбускулярные микоризные грибные системы играют решающую роль в окружающей среде, влияя на растения, которые могут там расти, и на питательные вещества, которые накапливаются и высвобождаются из почв. Это исследование — многообещающее начало для расширения наших знаний об этих системах.