Новое исследование показывает, что определенные почвенные микробы способны помочь растениям вырастить более крупные цветы, тем самым привлекая больше пчел. Результаты, опубликованные в New Phytologist, предполагают, что изучение взаимоотношений корней с микробами может помочь ученым предсказать вариации цветочных признаков и взаимодействия растений с опылителями.
Исследование было сосредоточено на арбускулярных микоризных грибах (англ. arbuscular mycorrhizal fungi (AMF)), которые образуют симбиотические отношения с корнями растений, обеспечивая растение питательными веществами и водой в обмен на углерод.
Арбускулярные микоризные грибы, которые растут симбиотически в корнях большинства сосудистых растений, известны тем, что часто улучшают рост и приспособленность растений. В этом симбиозе растения предоставляют грибам углерод, а взамен AMF улучшают доступ к питательным веществам, таким как фосфор и азот.
В частности, AMF приобретают и транспортируют питательные вещества через сети гиф, которые простираются снаружи корня (внерадикальные гифы) внутрь корня (внутрирадикальные гифы). Питательные вещества в конечном итоге переносятся к растению-хозяину через структуры, называемые арбускулами, прикрепленные к внутрирадикальным гифам, которые вместе колонизируют клетки коры корня.
Таким образом, сообщество AMF в конечном итоге может влиять на ресурсы растения, способствуя большему усвоению питательных веществ, критически важных для цветения, в том числе для цветения (размер и количество) и производства нектара и пыльцы.
Фактически, некоторые данные свидетельствуют о том, что арбускулярные микоризные грибы влияют на размер и количество цветков, продолжительность цветения, цветочные летучие вещества, качество и количество нектара, качество и количество пыльцы и поведение опылителей, включая состав посетителей-опылителей.
«В этом исследовании мы определили, как состав и вариация признаков сообществ AMF влияют на относительную пользу, которую растения получают от микоризных ассоциаций, включая путь от роста растений к цветочным ресурсам и посещению пчелами в средах с низким и высоким содержанием фосфора. Для этого мы провели эксперимент в теплице, сравнивая, как четыре синтетических сообщества AMF повлияли на рост обыкновенной тыквы (Cucurbita pepo) и цветочные ресурсы при двух уровнях фосфора, а затем наблюдали, как эти изменения в экспериментальных растениях повлияли на поведение пчел в полевых условиях. Ассоциации AMF с корнями растений увеличили размер цветков, что привело к большему количеству посещений пчелами, которым нравятся крупные цветки. С другой стороны, избыточно высокая грибная колонизация корней показала обратный эффект - уменьшение размеров цветков, что указывает на потенциальные компромиссы между ростом растений и ассоциациями грибов. Кроме того, цветочные характеристики и активность пчел различались в разных по составу сообществах AMF, что подчеркивает - не все сообщества AMF одинаковы. Наши результаты показывают, что скрытые функции AMF могут проявиться, если мы посмотрим за пределы роста растений или отдельного вида AMF», - рассказала соавтор-корреспондент Айди Гузман, доктор философии, которая во время проведения этого исследования работала в Калифорнийском университете в Беркли, а сейчас является доцентом Стэнфордского университета.
Тыква - широко распространенное однолетнее однодомное растение, цветки которого пригодны для опыления только в течение 1 дня от восхода солнца до полудня. Растение образует ассоциации с различными видами AMF и опыляется широким спектром опылителей, включая пчел-универсалов (например, медоносные пчелы Apis mellifera L.), шмелей Bombus spp., а также одиночных пчел, таких как Halictadae) и специализированных пчел (например, Peponapis sp.).
«Цветочные характеристики и активность пчел различались в разных по составу сообществах AMF, что подчеркивает, что не все сообщества AMF одинаковы. В целом, растения, выращенные с инокулятом AMF, получили на 28% больше посещений пчелами и на 47% больше времени посещения пчелами. Растения, инокулированные шестью видами AMF (т. е. представляющими все функциональные группы арбускулярных микоризных грибов - AMF классифицируют по трем стратегиям жизненного цикла: конкурент, толерантный к стрессу и рудеральный), получили самое большое время посещения пчелами. Хотя влияние AMF на цветочные признаки и посещение пчелами и не было однородным, эти результаты подчеркивают, что сосредоточение внимания на полезных подземных взаимодействиях может предоставить возможность для стимулирования посещений цветов пчелами», заключила исследователь.
Источник: New Phytologist. На графике - кросс-факторный экспериментальный дизайн. Источник: New Phytologist (2024). DOI: 10.1111/nph.20219.
