Rötterna hos de flesta landväxter är koloniserade av arbuskulära mykorrhizasvampar, som hjälper deras växtpartner att växa samtidigt som de påverkar den bredare miljön. Deras dolda natur har gjort att dessa svampar är dåligt förstådda, men forskare från Chicagos botaniska trädgård och Northwestern University har utvecklat ett nytt tillvägagångssätt för att upptäcka och identifiera de många arter som är involverade i dessa ekologiskt viktiga samhällen.

Arbuskulära mykorrhizalsvampar samarbetar med cirka 65-75% av markväxterna för att förse dem med näringsämnen från jorden i utbyte mot socker som bildas under fotosyntesen. Dessa svampsamhällen har stor inverkan på de typer av växter som kan växa på en viss plats, och forskare är angelägna om att lära sig mer om deras mångfald och deras ekologiska effekter. Dock, arten av arbuskulära mykorrhiza innebär att svamparna växer i växtvävnaderna, så det kan vara svårt att säga vilka arter som finns i en viss miljö.

Även om DNA-sekvensering har använts för att identifiera cirka 350 av de mest förekommande arbuskulära mykorrhizasvamparna i vissa regioner, dessa tillvägagångssätt är osannolikt att ge en fullständig bild av arten i en viss miljö. För att bättre karakterisera mångfalden av de arbuskulära mykorrhizasvamparna, Doktoranden Benjamin Morgan och hans handledare Dr. Louise Egerton-Warburton utvecklade en ny teknik som kan upptäcka de mer sällsynta svamparterna i ett samhälle, banar väg för framtida insikter om hur de kan variera som svar på miljöförändringar. Deras resultat publiceras i ett färskt nummer av Ansökningar inom växtvetenskap .

Morgan och Egerton-Warburton byggde på de senaste framstegen inom karakteriseringen av arbuskulära mykorrhizala samhällen genom att anpassa beprövade svampspecifika DNA-sekvenseringsverktyg för användning med toppmodern teknik. De lade till en "streckkod" -tagg till primrarna, molekyler som binder till DNA, för att tillåta dem att användas med extremt känslig DNA-sekvenseringsutrustning med hög genomströmning för att upptäcka sällsynta arter.

Forskarna använde denna nya metod för att analysera jord- och rotprover från två skogar på Yucatán-halvön, Mexiko, avslöjar en av de högsta nivåerna av artrikedom som registrerats hittills. De identifierade 2, 213 "operativa taxonomiska enheter" (OTUs), som representerar antingen separata arter eller genetiskt variabla individer från en mindre uppsättning arter. De arbuskulära mykorrhizala svampsamhällena dominerades av ett litet antal mycket vanliga svampar; bara 22 OTU svarade för 89% av DNA -sekvenserna som identifierades i studien. Morgan utvecklar, "Det stora antalet välstödda OTU:er var överraskande, och återspeglar sannolikt den ökade känsligheten hos detta tillvägagångssätt och dess förmåga att fånga sällsynta taxa som lätt skulle kunna förbises i sporbaserade samhällsanalyser och andra sekvenseringsmetoder."

Forskarna var också fascinerade av skillnaderna de upptäckte mellan svampsamhällena på de två studieplatserna, som har väldigt likartade växtsamhällen och ligger bara 50 mil från varandra. Jordens alkalinitet och halterna av kväve och fosfor i marken ledde till att vissa grupper av arter var vanligare på den ena eller den andra platsen, där skillnaderna är mest uttalade i de mer sällsynta OTU:erna. Framtida studier kommer sannolikt att avslöja många fler miljöinteraktioner, förklarar Morgan:"Detta är egentligen bara en ögonblicksbild av två arbuskulära mykorrhizasvampsamhällen. Med tanke på den enorma betydelsen av den våta/torra säsongsvariationen för dessa systems ekologi, mycket mer omfattande säsongsbetonad omsampling har varit ett primärt mål för vår uppföljning av det för närvarande publicerade arbetet".

Arbuskulära mykorrhizala svampsystem spelar avgörande roller i sin miljö, påverkar de växter som kan växa där och näringsämnena som lagras och frigörs från marken. Denna studie är en lovande start på att utöka vår kunskap om dessa system. Morgan fortsätter, "Det är mycket troligt att den globala arbuskulära molekylära svampdiversiteten är mycket högre än nuvarande uppskattningar. Med tanke på deras betydelse för att forma ekosystem, vi är intresserade av att lära oss mer om dessa arter och deras möjliga funktioner, särskilt i samhällen som sannolikt kommer att genomgå betydande förändringar till följd av antropogena störningar och klimatförändringar under de kommande decennierna."