Wenn Sie Ihr ganzes Leben lang glauben gemacht wurden, dass Pflanzen immer grün sind und nur von ihnen ihre Nahrung erhalten Photosynthese, Sie könnten einen Schock erleben. Es stellt sich heraus, dass viele Pflanzen ihre Nahrung auf seltsame und wunderbare Weise erhalten, von fleischfressenden Pflanzen, die tierische Beute verzehren, über parasitäre Pflanzen, die Nährstoffe von anderen Pflanzen stehlen, bis hin zu den mykoheterotrop Pflanzen, deren Wurzeln eine symbiotische Beziehung mit unterirdischen Pilzen eingehen. Diese Arten von Pflanzen werden oft als seltene oder ungewöhnliche Kuriositäten angesehen, aber in einem kürzlich erschienenen Artikel von Giesemann und Kollegen haben herausgefunden, dass es tatsächlich viel mehr mykoheterotrophe Pflanzen gibt, als wir jemals zuvor gedacht haben. Sie sagen, dass „das bisherige Wissen über Mykoheterotrophie nur die Oberfläche von etwas viel Größerem zu streifen scheint …“

Bevor wir auf die Details eingehen, ist es wichtig zu wissen, dass mykoheterotrophe Pflanzen in unterschiedlichem Maße von ihren Pilzpartnern für die Ernährung abhängig sein können. Einige Pflanzen sind vollständig auf Mykoheterotrophie angewiesen: Diese Pflanzen sind achlorophyllös, was bedeutet, dass sie das grüne Pigment nicht produzieren Chlorophyll und kann daher keine Photosynthese betreiben. Wenn Sie jemals eine gespenstische, vollständig weißblättrige Pflanze gesehen haben, dann sind Sie wahrscheinlich auf eine vollständig mykoheterotrophe Pflanze gestoßen. Andererseits können einige grüne (Chlorophyll-produzierende) Pflanzen etwas gierig sein: Sie können sich sowohl aus der Photosynthese als auch von ihren Pilzfreunden ernähren, was sie „teilweise mykoheterotroph“ macht. Partielle Mykoheterotrophie ist bei den Orchidaceae und Ericaceae mit ihrer Orchideen- und Ericoidmykorrhiza weit verbreitet, wurde aber bisher nur für sehr wenige Arten mit arbuskulärer Mykorrhiza nachgewiesen.

Giesemann und Kollegen vermuteten, dass es viel mehr teilweise mykoheterotrophe Pflanzen geben könnte, als man uns glauben machen wollte. Sie stellten veröffentlichte Daten über die natürlichen Vorkommen stabiler Isotope von mehr als 130 Pflanzenarten zusammen, um herauszufinden, ob eine von ihnen Nahrung von ihren Pilzpartnern erhielt. Giesemann erklärt: „Die Aufnahme von Pilznährstoffen wie Kohlenstoff durch eine Pflanze lässt sich durch eine signifikante Isotopenanreicherung in erkennen ¹³C im Vergleich zu "normalen" photosynthetischen Pflanzen. In den letzten Jahren wurden immer mehr Pflanzen als ‚teilweise Mykoheterotrophe‘ identifiziert, weil ihre stabilen Isotopenzusammensetzungswerte zwischen nicht-mykoheterotrophen Nachbarpflanzen und vollständigen Mykoheterotrophen liegen.“

Die Autoren werfen ein neues Licht auf die Ernährung einer großen Anzahl grünblättriger Pflanzen und zeigten partielle Mykoheterotrophie bei den meisten der von ihnen untersuchten Pteridophyten (d. h. Farne und Schachtelhalme) sowie bei zehn Familien von Samenpflanzen, bei denen keine Mykoheterotrophie festgestellt worden war. oder sogar vermutet, früher: Apiaceae, Asphodelaceae, Dioscoreaceae, Euphorbiaceae, Geraniaceae, Oxalidaceae, Poaceae, Primulaceae, Rosaceae und Smilacaceae. Fügen Sie dieser Liste die beiden Arten und Familien hinzu, bei denen die Autoren Hinweise auf Mykoheterotrophie gefunden haben ein weiteres aktuelles Papier (Pariser Quadrifolia bei Melanthiaceae u Anemone in Ranunculaceae), und es stellt sich heraus, dass wir VIELE teilweise mykoheterotrophe grüne Pflanzen haben.

Für die Pilzbegeisterten da draußen bezieht sich eine der wichtigsten Erkenntnisse von Giesemann und Kollegen auf die morphologische Struktur der Pilze, die mit diesen teilweise mykoheterotrophen Pflanzen zusammenleben. Arbuskuläre Mykorrhiza nimmt normalerweise eine von zwei strukturellen Formen an: Paris-Typ oder Arum-Typ, jeweils ursprünglich nach den Pilzstrukturen benannt, die in den Wurzelzellen von gefunden wurden Pariser Quadrifolia und Aronstab maculatum bzw. "Im Arum-Morphotyp wachsen die Hyphen entlang der Interzellularräume zwischen den Wurzelzellen und bilden innerhalb der Wurzelzellen verzweigte Strukturen, sogenannte Arbuskeln“, erklärt Giesemann. „Im Gegensatz dazu sind Hyphen der Paris-Morphotyp wachsen in dichten Windungen innerhalb der Wurzelzellen und treten selten in den Interzellularräumen auf.“

Alle Pflanzen, die in ihrer Studie als teilweise mykoheterotrophe befunden wurden, wurden mit assoziiert Paris-Typ-Pilze, was enorme Auswirkungen auf unser Verständnis der Pflanzenernährung hat. „Wir glauben, dass diese Wickelstruktur innerhalb der Wurzelzellen eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung der Mykoheterotrophie sein könnte“, sagte Giesemann. „Etwa 85 % aller Landpflanzen bilden symbiotische Lebensgemeinschaften mit arbuskulären Mykorrhizapilzen, davon etwa die Hälfte Paris-artige Struktur. Wir haben festgestellt, dass eine signifikante Aufnahme von Nährstoffen durch Pilze unter Pflanzen, die mit dem Pilz in Verbindung gebracht werden, recht häufig und weit verbreitet ist Paris-Typ-Pilze, also könnte dies bedeuten, dass viel mehr Pflanzen teilweise mykoheterotrophe sind, als wir jemals für möglich gehalten haben.“