SLU-nyhet

Mykorrhizasvampar får personlig assistans av specifika bakterier i samarbetet med växten

Publicerad: 18 januari 2016

Mykorrhiza är ett samarbete mellan växter och svampar. Detta samarbete är dock beroende av en tredje part, bakterier, för att fungera. I en ny studie från institutionen för skoglig mykologi och växtpatologi vid Sverige lantbruksuniversitet undersöks om sådana bakterie är särskilt förknippade med specifika mykorrhizasvampar, och om detta förhållande varierar över tiden.

I tallskogen är trädens rötter omslutna av symbiotiska svampar och bakterier. Foto: Bergadder.

Mykorrhiza är vanligtvis ett symbiotiskt samarbete mellan växtrötter och svampar. Förenklat kan man säga att svampen får kolhydrater av växten, och i utbyte tjänar som en utbyggnad av växtens rotsystem. Svampens förmåga att kolonisera marken gör det möjligt för växten att bättre ta upp vätska och näringsämnen, främst fosfor. Eftersom svampen i princip helt innesluter rötterna, kan den även verka som ett fysiskt skydd mot marklevande rotpatogener. De första formerna av mykorrhizasamarbete utvecklades redan för 450 miljoner år sedan, och det är idag en mycket vanlig samarbetsform som över 80 % av världens växtarter förefaller vara beroende av för sin fortlevnad.

Essentiella bakterier

På senare tid har denna bild av samarbetet nyanserats något i det att det blivit alltmer uppenbart att även bakterier är involverade i mykorrhizasymbiosen. Bakteriernas exakta roll i detta triangeldrama är inte helt utredd, men det har spekulerats i att de hjälper svampsporerna att gro, hyferna att växa och förgrenas och att göra växtrötterna mottagliga för svampen. Andra studier indikerar att de hjälper svampen att bryta ner mineraler, frigör fosfor eller skapar en toxisk miljö för fiender som annars kunde angripa mykorrhizasvampen eller värdväxtens rötter. Det är åtminstone känt att bakterierna förekommer såväl inne i svampcellerna som i jorden runt omkring, och i vissa fall verkar helt essentiella för att symbiosen alls ska kunna äga rum. I gengäld utsöndrar svampen ett batteri av socker och aminosyror som bakterierna kan ta upp.

Antalet av såväl svamp- som bakteriearter involverade i mykorrhizasamarbeten är mycket stort och tidigare studier har visat att bakteriesamhället runt mykorrhizarötter skiljer sig från den närliggande jorden utan sådana rötter. Däremot har det hittills varit svårt att bevisa att olika mykorrhizasvampar väljer specifika jordlevande bakterier och kontrollerar deras populationer. Detta komplicerade åtagande ligger i fokus i en ny studie på bakteriesamhällen associerade med mykorrhizasvampar i tall, Pinus sylvestris. Studien har gjorts av forskare från institutionen för skoglig mykologi och växtpatologi på Sverige lantbruksuniversitet, och doktorand Srisailam Marupakula är dess huvudförfattare.

Mycket dynamiskt samarbete

”Förhållandet mellan mykorrhizasvampen och bakterierna är inte statiskt, där en enda svampart oavbrutet samspelar med en särskild bakterieart, utan komplext och dynamiskt där svampen kontrollerar populationsstorleken av bakterier ur ett mycket artrikt samhälle”, säger Srisailam. ”Ett problem med flera tidigare studier har varit att rötter koloniserade av samma svampart har insamlats och analyserats i klump. Vår hypotes har varit att kolonisationens ålder har betydelse för bakteriesamhället associerat med respektive art. Eftersom respektive rot koloniserats vid olika tidpunkter, går mycket information förlorad med en sådan metod."

För att kringgå problemet analyserade Srisailam Marupakula enskilda P. sylvestris-rötter, 1, 2, 4, 8, 16 och 24 veckor efter att rotsystemet kommit i kontakt med jorden. Såväl bakteriefloran som svampsamhället på varje enskild rot och tidpunkt sekvenserades, vilket gjorde det möjligt att kvantifiera respektive närvarande art.

Kremlor (Russula på latin) var en av de vanligaste svampgrupperna som hittades på tallrötterna i studien. På bilden giftkremla, Russula emetica. Foto: Cajsa Lithell.

Variation över tiden

”Vi kunde se att på rötter koloniserade av Russula, Meliniomyces, Paxillus  och Piloderma var bakteriefloran signifikant annorlunda vid vecka 8, 16 och 24. Detta betyder att bakteriesamhället varierar över tiden på enskilda rötter. Eftersom naturliga rotsystem har koloniserats vid alla möjliga tidpunkter, tror vi att detta är förklaringen till att tidigare studier, som inte analyserat enskilda rötter individuellt, inte lyckats påvisa ett samband mellan enskilda svamparter och bakteriesamhällen. Detta var möjligt för oss eftersom vi specifikt analyserade enskilda rötter från enskilda tidpunkter.”

Srisailam Marupakula kunde också se att antalet svamparter på rötterna ökade för varje tidpunkt, upp till vecka 16, varefter det planade ut. Fram till vecka 16 fanns också en signifikant skillnad i bakteriesamhället mellan rötter koloniserade av de olika svamparterna. Vid vecka 24 kan inte längre en sådan skillnad påvisas.

"Förekomsten av helt specifika bakteriearter tycks avta mot slutet av vår tidsserie, till förmån för bakterier med mer generell svampspecificitet", säger Srisailam. "Bland dessa finns bland annat Burkholderia, Dyella, Pseudomonas, Actinospica, Aquaspirillum, Acidobacter Gp1, Sphingomonas, Terriglobus och Bradyrhizobium, som samarbetar med många olika svampar och återfanns i anslutning till alla de fyra vanligaste svamparna i försöket. Vi såg också att många av bakterierna förekommer tillsammans med sina respektive svamparter genom hela försöket, men att deras relativa förekomst kan variera från tidpunkt till tidpunkt."

"Genom denna studie har vi lyckats visa att bakteriesamhällen inte slumpmässigt associeras med olika mykorrhizasvampar, utan att varje svamp har ett eget bakteriesamhälle, åtminstone i den tidiga koloniseringsfasen", summerar Srisailam.


Kontaktinformation
Sidansvarig: marten.lind@slu.se