Die Familie der Orchideen, die mehr als 25,000 Arten umfasst, darunter über 40 % aller Monokotyledonen, hat eine Reihe gemeinsamer Merkmale, die die meisten Mitglieder leicht erkennbar machen, wie z Stil und Androeceum. Basalorchideen der Unterfamilie Apostasioideae haben jedoch nur wenige dieser Merkmale gemeinsam und erscheinen stattdessen ähnlich wie angestammte Orchideen: nur schwach zygomorphe oder aktinomorphe Blütenhüllen mit lose aggregiertem Pollen und einer unter- oder unentwickelten Säule.

Überraschenderweise das einzige gemeinsame Merkmal von alle Mitgliedern der Orchideenfamilie kommt es zu einer anfänglichen Abhängigkeit von einem Pilz-Symbionten vollständige Keimung. Typischerweise verwenden Orchideensämlinge Pilzkohlenstoff während der Keimung, bevor sie eine ausgewogenere Gegenseitigkeit etablieren, bei der der Pilz zu einer Kohlenstoffsenke für die reife Pflanze wird, die bis zu einem Drittel ihrer Photosynthese benötigt. Einige Orchideen, die als Mykoheterotrophe bezeichnet werden, täuschen die Symbiose, indem sie neben Photosynthesen weiterhin Pilzkohlenstoff verwenden.

(a) Blühende Pflanze von Apostasia nipponica. (b) Blühende Pflanze von Apostasia nipponica mit einem Wurzelsystem mit Tuberkel. Quelle: Suetsugu & Matsubayashi 2021.

In einem kürzlich veröffentlichten Artikel in New Phytologistverwendeten die Autoren Kenji Suetsugu und Jun Matsubayashi molekulares Barcoding bzw. Isotopenmessungen, um die Pilzsymbionten der basalen photosynthetischen Orchidee zu identifizieren Apostasia nipponica und bestimmen, ob es mykoheterotroph ist. Wenn dies der Fall ist, wird es das erste Mitglied der frühesten divergierenden Linie von Orchidaceae sein, das entschlossen ist, diese Strategie anzuwenden.

Die Autoren fanden heraus, dass die Orchidee durchweg mit Ektomykorrhiza (ECM)-Pilzen der Ceratobasidiaceae assoziiert. Ektomykorrhiza-Pilze werden häufig in mykoheterotrophen Orchideen gefunden, und einige vermuten, dass die Ektomykorrhiza die Quelle des Kohlenstoffs ist, der von der betrügerischen Orchidee über den Pilz aufgenommen wird. Die Isotopenanalyse deutete stark auf Mykoheterotrophie hin A. nipponica, mit 13C-Werte vergleichbar mit anderen mykoheterotrophen ECM-Pilzen und 15N-Werte sogar höher als der Durchschnitt für diese Pflanzen.

Es müssen weitere Untersuchungen durchgeführt werden, um festzustellen, ob Mycoheterotrophie bei den Apostasioideae weit verbreitet ist, aber es wurde festgestellt, dass zwei andere Arten der Gattung mit verwandten Pilzpartnern assoziiert sind. „Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass die vollständige Mykoheterotrophie ein Endpunkt eines kontinuierlichen Gradienten ist, der mit der Autotrophie beginnt, und dass die anfängliche und die partielle Mykoheterotrophie Zwischenschritte im allmählichen Übergang von einer zur anderen sind“, schreiben die Autoren. „Nach dieser Hypothese ist die Entwicklung der anfänglichen Mykoheterotrophie ein entscheidender Schritt bei der Abkehr von der vollständigen Autotrophie. Angesichts der Tatsache, dass angenommen wird, dass sich die anfängliche Mykoheterotrophie im gemeinsamen Vorfahren der Orchidaceae entwickelt hat, könnte eine partielle Mykoheterotrophie bei den Apostasioideae weit verbreitet sein.“