Orchideen bilden bekanntermaßen symbiotische Beziehungen mit Mykorrhizapilzen, doch Pilzgemeinschaften sind vielfältig. Wie also bestimmen Orchideen aus aller Welt, mit welchen Arten sie sich vergesellschaften? Ein kürzlich erschienener Artikel in Pflanzenvielfalt hat begonnen zu entwirren, ob die Evolutionsgeschichte der Pflanzen oder das Wachstumsumfeld ist das wichtigste für die Etablierung mykorrhizaler symbiotischer Beziehungen.
Wang et al. fanden heraus, dass der Trophiemodus, also die Art und Weise, wie eine Orchidee ihre Nahrung aufnimmt, ein wichtiger Faktor für die Zusammensetzung der Pilzgemeinschaft ist. Sie fanden außerdem heraus, dass Orchideenarten in Australien bei ihren Assoziationen viel wählerischer sind als Orchideen in Eurasien und Afrika, was zu einer geringeren Pilzvielfalt innerhalb ihrer Mykorrhiza-Gemeinschaften führt. Darüber hinaus haben Klima, Boden und Vegetation einen kleinen, aber signifikanten Einfluss auf die Pilzvielfalt. Die Phylogenese, also die Evolutionsgeschichte der Orchideenarten, scheint jedoch keine Rolle zu spielen.
„Wir untersuchen, wie Pflanzenphylogenie, trophische Lebensweise, biogeografische Verbreitung und ökologische Nische gemeinsam die Diversität und Zusammensetzung von Mykorrhiza-Pilzgemeinschaften innerhalb der Orchidaceae beeinflussen und dabei ein breites Spektrum phylogenetischer und ökologischer Skalen abdecken“, schreiben Wang et al. „Insgesamt deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass Mykorrhiza-Gemeinschaften in der Orchideenfamilie wahrscheinlich von mehreren, miteinander verflochtenen Faktoren geprägt werden, die mit der Ökophysiologie und Biogeografie der Orchideen auf globaler Ebene zusammenhängen.“
Die Mykorrhiza-Symbiose bei den Orchidaceae ist mindestens 15–20 Millionen Jahre alt. wie in Bernsteinfossilien aus der Dominikanischen Republik zu sehen, so Strullu-Derrien et al., die nicht an dieser Studie beteiligt waren. Strullu-Derrien et al. schreiben, dass die Orchideen-Mykorrhiza-Beziehung ein ursprünglicher Zustand ist, der der gesamten Orchideenfamilie gemeinsam ist und bei dem Pilzhyphen in den kortikalen Wurzelzellen von Orchideenarten Knäuel bilden. Diese symbiotische Beziehung ist so wichtig, dass Orchideen im Stadium der Samenkeimung für ihren Nährstoffbedarf auf die mit ihnen verbundenen Pilze angewiesen sind und ohne sie nicht überleben könnten.
Frühere Studien zu orchideenassoziierten Pilzen haben eine Reihe von Faktoren aufgezeigt, die an der Diversität der Mykorrhiza-Gemeinschaft beteiligt sind. Einige Studien zeigten, dass eng verwandte Orchideen ähnliche Pilzgemeinschaften beherbergen. Andere Studien haben gezeigt, dass die Pilzgemeinschaft vom Trophiemodus der Orchidee beeinflusst wird – d. h., ob sie autotroph (in ihrem Nährstoffbedarf völlig autonom) oder mykoheterotrop (vollständig von Pilzen abhängig) oder irgendwo dazwischen ist. Darüber hinaus erwies sich der Standort (oder die Biogeografie) der Orchidee als wichtig: Die Pilzspezifität ist bei australischen Orchideen im Vergleich zu eurasischen und afrikanischen Arten am höchsten. Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass Klima, Boden und vegetative Variablen die Pilzdiversität einer Orchidee beeinflussen. Bisher gab es jedoch keine Studie, die sich auf Orchideen auf globaler Ebene und über die gesamte Familie der Orchidaceae hinweg konzentrierte und all diese verschiedenen Variablen verglich.
„Obwohl frühere Studien die Auswirkungen der phylogenetischen Verwandtschaft, des trophischen Modus, der biogeografischen Verbreitung und der Lebensraumbedingungen von Orchideen auf die Zusammensetzung der Pilzgemeinschaft in Orchideenwurzeln untersucht haben, wurden ihre Auswirkungen nur bei einer kleinen phylogenetischen und ökologischen Auswahl von Orchideenarten untersucht“, schreiben Wang et al.
Wang et al. wollten daher die Gültigkeit dieser Studienergebnisse auf größere phylogenetische Maßstäbe überprüfen und untersuchten dazu weltweit wachsende Orchideen. Sie griffen auf einen Datensatz zu Orchideen-Pilz-Assoziationen zurück, der Informationen zu 750 Wirtsorchideenarten und ihren Pilzverwandten enthält. Die Daten wurden aus 50 Ländern und/oder Regionen erhoben, und alle wichtigen phylogenetischen Kladen innerhalb der Familie der Orchidaceae waren vertreten. Bei der Berechnung der assoziierten Pilzartenvielfalt wurden der Nahrungsmodus der Orchidee, die biogeografische Region und Umweltdaten berücksichtigt.
Nach der Auswertung der Auswirkungen der Phylogenese (Verwandtschaft), des Trophiemodus (Nährstoffquelle), der Biogeographie (Standort), des Bioms und der Umweltfaktoren der Orchideen stellten Wang et al. fest, dass die Pilzvielfalt eher mit dem Trophiemodus und der Biogeographie der Orchideen zusammenhängt als mit der Verwandtschaft der Orchideenarten.
„Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Zusammensetzung der Pilzgemeinschaft auf globaler Ebene durch die Ökophysiologie und Biogeographie der Wirtspflanze geprägt wird“, schreiben Wang et al.
Wang et al. postulieren, dass die bei australischen Orchideen beobachtete Spezifität ihrer Pilzgemeinschaft möglicherweise von den Pilzen selbst und ihrer Fähigkeit, in unterschiedlichen Lebensräumen zu wachsen, beeinflusst wird. Die Autoren schlagen vor, dass Wissenschaftler die Dokumentation der Identität von Orchideen und Pilzen sowie ihrer Lebensräume standardisieren sollten, um die Auswirkungen von Biogeographie und Trophiemodus auf Orchideen-Pilz-Gemeinschaften vollständig zu entschlüsseln.
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Wang, D., Merckx, VSFT, Jacquemyn, H. und Gomes, SIF (2025) „Mykorrhiza-Gemeinschaften in Orchidaceae werden wahrscheinlich durch den trophischen Modus und die Biogeographie der Pflanzen, aber nicht durch die Phylogenese geprägt.“ Pflanzenvielfalt. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1016/j.pld.2025.08.002
Titelbild: Dactylorhiza Fuchsii in Österreich durch Elias / iNaturalist CC-BY
