Los botánicos han mantenido una fascinación por las plantas heterotróficas, no solo porque contradicen la noción de que la autotrofia fotosíntesis es sinónimo de plantas, sino también porque tales plantas son típicamente raras y efímeras. Sin embargo, todavía es un tema de debate.a cómo estas plantas obtienen nutrición.
Un equipo de investigación formado por el Profesor Asociado SUETSUGU Kenji de la Universidad de Kobe del Departamento de Biología de la Escuela de Graduados de Ciencias, el investigador MATSUBAYASHI Jun de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia y el Profesor TAYASU Ichiro del Instituto de Investigación para la Humanidady Nature, ha investigado la edad del carbono el tiempo desde que el carbono se reparó del CO atmosférico 2 por fotosíntesis en algunas plantas micoheterotróficas no fotosintéticas.Muchas orquídeas han perdido la capacidad fotosintética y han desarrollado un ciclo de vida micoheterotrófico enigmático.Las plantas micoheterotróficas generalmente obtienen carbono de otras plantas fotosintéticas a través de una red de hongos micorrícicos compartidos, mientras que se cree que algunos micoheterótrofos obtienen carbono de la basura en descomposición o de la madera muerta al parasitar hongos saprotróficos.Sin embargo, los enfoques tradicionales solo han proporcionado evidencia indirecta de dicho transporte de nutrientes desde la materia orgánica muerta a las plantas.
El estudio actual examinó la utilidad de las mediciones de radiocarbono para distinguir el patrón de explotación fúngica de los micoheterótrofos. Las especies micoheterotróficas que explotan los hongos ectomicorrícicos deben tomar fotosintatos recientemente sintetizados, mientras que las plantas micoheterotróficas que dependen de hongos saprotróficos deben obtener carbono de fuentes más antiguas, es decir, la madera muerta.Por lo tanto, el equipo de investigación calculó la edad de carbono de las plantas micoheterotróficas, utilizando el radiocarbono emitido por las pruebas de bombas nucleares atmosféricas llevadas a cabo en los años 50 y 60 como marcador.
A través de esta metodología, revelaron que el carbono en algunas orquídeas micoheterotróficas databa de más de diez años antes del período de muestreo. Esto indica que estas orquídeas dependen del carbono de la bomba enriquecida con 14C de la madera muerta a través de hongos saprotróficos. Por lo tanto,concluyó que las plantas micoheterotróficas pueden explotar los hongos micorrícicos y saprotróficos, que son componentes esenciales para los ecosistemas terrestres. Además, a pesar de que el término "micoheterótrofo" ha reemplazado el término mal aplicado "saprófito", algunas plantas micoheterotróficas son indirectamente saprotróficas.La visión tradicional y abre una nueva perspectiva para comprender cómo estas plantas intrigantes se han vuelto ecológica y evolutivamente exitosas.
Los resultados de esta investigación se publicarán en línea en Nuevo fitólogo el 24 de enero de 2020.
Antecedentes de investigación
Mutualismo, o interacciones mutuamente beneficiosas entre especies, es un fenómeno omnipresente en todos los sistemas ecológicos, y casi todos los organismos en la Tierra están involucrados en al menos una asociación mutualista. La mayoría de las plantas terrestres, desde briófitos hasta angiospermas, forman mutualismos interacciones cooperativas interespecíficas con hongos, por lo que la planta proporciona una fuente de carbono a cambio de nutrientes minerales esenciales. Estas asociaciones de plantas y hongos mutuamente beneficiosas se denominan mutualismos micorrícicos.
Sin embargo, los organismos que originalmente estaban involucrados en mutualismos a veces pueden convertirse en parásitos, obteniendo los beneficios sin entregar ninguno a cambio. En mutualismos micorrícicos, las plantas micorrícicas no fotosintéticas es decir, plantas micoheterotróficas son consideradas como tales tramposos ya que no pueden proporcionar fotosinntatos.a sus socios fúngicos. De hecho, se sabe que muchas plantas micoheterotróficas obtienen carbono de otras plantas fotosintéticas a través de una red de hongos micorrícicos compartida.
Por lo tanto, a pesar de su naturaleza aclorofílica, las plantas micoheterotróficas no son directamente parásitas de otras plantas, ni obtienen directamente carbono de la materia podrida de plantas y animales, como se creía alguna vez. Sin embargo, se sabe que los hongos juegan un papel esencial en los ecosistemas terrestres, especialmente como hongos saprotróficos, que descomponen la madera muerta y la basura en descomposición. ¿Existen algunas plantas micoheterotróficas que dependen de estos hongos saprotróficos? El equipo de investigación actual se propuso iluminar esta pregunta, utilizando el análisis de radiocarbono.
Detalles de la investigación
Radiocarbono 14Los niveles de C podrían ser útiles para estimar con precisión las estrategias tróficas de los simbiontes de las plantas micoheterotróficas, al proporcionar una estimación directa de la edad media de carbono en la biomasa.Las pruebas de bombas nucleares atmosféricas a mediados del siglo XX aumentaron el 14 concentración de C en la atmósfera en todo el mundo, cuyo pico fue alrededor de 1963. Posteriormente, el atmosférico 14 la concentración de C disminuyó gradualmente después de la prohibición de las pruebas nucleares atmosféricas en 1963.
Por lo tanto, dado que el 14 El contenido de C de la materia orgánica sintetizada por los productores primarios es el mismo que el correspondiente 14 contenido de C de CO atmosférico 2 , la edad del carbono el tiempo desde que el carbono se fijó a partir del CO atmosférico 2 por fotosíntesis puede estimarse midiendo la concentración de 14 C que surge de las pruebas de bombas de las décadas de 1950 y 1960. Como se explicó anteriormente, los hongos micorrícicos reciben carbono fotosintético de las plantas. Además, las plantas micoheterotróficas que explotan los hongos micorrícicos también obtienen carbono de otras plantas cercanas a través de la red de micorrizas. Por lo tanto, la investigacióngrupo planteó la hipótesis de que el 14 los valores de C de micoheterótrofos que explotan hongos micorrícicos se parecerían a 14 valores C de CO atmosférico 2 para las plantas autótrofas fotosintéticas circundantes, ya que este carbono debería ser muy reciente. Por otro lado, el carbono de los micoheterótrofos que explotan hongos saprotróficos particularmente los que se descomponen en la madera debería ser más antiguo y, por lo tanto, contener una mayor concentración de 14 C que fue generado por pruebas nucleares.
Para investigar estas hipótesis, el 14 Se midieron las concentraciones de C de 10 especies de plantas micoheterotróficas recolectadas en 10 sitios en Japón. De estas diez especies, seis especies dos especies de ericáceas Monotropastrum humile y Pyrola subaphylla y cuatro especies de orquídeas Cephalanthera subaphylla , Chamaegastrodia shikokiana , Neottia nidus-avis y Lecanorchis nigricans mostró bajo 14 concentraciones de C que fueron similares a los resultados para plantas autótrofas, lo que confirma que utilizan carbono muy reciente.
Por otro lado, se reveló que las otras cuatro especies, que eran todos los tipos de orquídeas Gastrodia elata , Cyrtosia septentrionalis , Yoania japonica y Eulophia zollingeri , contenía concentraciones muy altas de 14 C, que data de más de diez años antes del período de muestreo. Estos resultados de investigación indican que algunos micoheterótrofos han adquirido carbono de bomba enriquecido en 14C de la madera muerta a través de hongos saprotróficos. Esto indica que algunas plantas micoheterotróficas no obtienen su carbono al aprovecharredes micorrícicas existentes, pero reclutan hongos saprotróficos en simbiosis micorrícicas novedosas.
conclusión
Esta investigación iluminó que las plantas micoheterotróficas pueden explotar los hongos micorrícicos y saprotróficos, que son componentes esenciales para los ecosistemas terrestres. Muchos botánicos rechazaron el uso del término 'saprófito' como incorrecto y llamaron a las plantas plantas micoheterotróficas para reflejar su dependencia nutricional única decarbono fúngico. De hecho, no hay saprófitos que se alimentan directamente de materia orgánica muerta. Sin embargo, el enfoque de radiocarbono proporciona evidencia concluyente de que algunas orquídeas micoheterotróficas son indirectamente saprófitas y dependen de los desechos de madera en el ciclo del carbono forestal.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Kobe . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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