Ett team ledd av Smithsonian-forskare i Panama avslöjade en nyckel till att förstå mångfalden av tropiska träd genom att studera hur svampar interagerar med frön som dröjer sig kvar i marken. Trots ett smörgåsbord av arter som finns att välja mellan, tropiska svampar och frön är kräsna med att umgås med varandra. Tidiga parningar med en viss svamp kan påverka om ett frö överlever och kan också hjälpa till att förklara hur tropiska skogar förblir så olika.

"Beroende på arten av fröet det paras med, en svamp kan döda fröet, hämma dess utveckling eller, tvärtom, hjälpa dess groning, sa Carolina Sarmiento, Smithsonian Tropical Research Institute-stipendiat och huvudförfattare till den nya studien, publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences . Dessa artspecifika resultat är överraskande eftersom många av svamparna som isolerats i studien kan kolonisera olika växtarter, var och en med sina egna kemiska och fysiska fröförsvar. "Vi vet ännu inte varför svampar beter sig olika beroende på vilken fröart de infekterar, men dessa svar är avgörande för att förstå deras överlevnad och tillväxt i tropiska skogar."

För att avmystifiera hur svampar interagerar med tropiska frön, Sarmiento och hennes kollegor begravde tusentals frön från nio inhemska trädarter i en mängd olika skogsområden på Barro Colorado Island i Panama. De grävde upp fröna efter perioder under jorden från en månad till ett år. Efter sterilisering av de yttre ytorna, de skär fröna på mitten. De placerade ena halvan i ett odlingsrör för att isolera eventuella svampar som kan ha invaderat frövävnaden och bearbetade den andra halvan för att se om det lilla växtembryot fortfarande levde.

Teamet bearbetade mer än 8, 300 frön och isolerade 1, 460 svampar, identifiera mer än 200 distinkta svampstammar. Var och en av de nio växtarterna lockade en distinkt gemenskap av svampar, trots olika långa tider under jorden, olika jordarter, och även olika skogsomgivningar. Den filtrerande effekten av växtarter – även som ett frö – på de typer av svampar som den attraherar ger viktiga insikter om det svårfångade mysteriet om hur mångfalden i tropisk skog består.

I tropikerna, Många arter växer i närheten men varje enskild art är vitt spridd och lokalt sällsynt. Forskare antar att detta mönster av mångfald kan upprätthållas av specialiserade patogener, skadedjur eller rovdjur av en värdart, som gör det lokala grannskapet fientligt till mer av sitt eget slag samtidigt som det gynnar tillväxten av obesläktade arter.

"När tätheten av individer av en enda art ökar, sjukdomar är mer benägna att spridas från en individ till en annan, " förklarade seniorförfattaren A. Elizabeth Arnold, professor vid University of Arizona. "Det mesta arbetet inom detta område har fokuserat på plantor och plantor av tropiska träd, men vad som händer med frön är mindre känt."

Följer upp deras resultat, forskarna inokulerade färska frön från sju studiearter med svampstammar som isolerats under begravningsexperimentet. De grodde de nya fröna i ett växthus, och bekräftade att svamparna påverkade frödödlighet och grobarhet på ett artspecifikt sätt.

"Ett fascinerande resultat var att om en svamp hade en patogen effekt på en växtart, det skulle sannolikt ha motsatt effekt på en annan, " sa medförfattaren Paul-Camilo Zalamea, en Smithsonian postdoktor.

Projektutredare James Dalling, professor vid University of Illinois, Urbana-Champaign, sa, "Genom att gynnsamt påverka vissa arter samtidigt som andra hindras från att regenerera, svampar kan vara de ultimata avgörandena i kampen för tillvaron i tropiska skogar."