Untersuchungen zeigen, dass die gesamte Mikrobiomgemeinschaft, einschließlich Pilzen und Protisten sowie Bakterien, die Wachstumsrate verringert und die Morphologie der Wasserlinsen-Wasserlinse verändert (Lemna minor). Die Forschung von Mark Davidson Jewell und Kollegen, veröffentlicht in AoB PLANTS, steht im Gegensatz zu früheren Erkenntnissen, dass isolierte Bakterien das Wachstum von Wasserlinsen fördern können. Die Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, die gesamte mikrobielle Gemeinschaft zu berücksichtigen Mikrobiome, beim Studium von Pflanzen.
Gärtner mit Teichen dürfen kenne Wasserlinsen als Problem. Es handelt sich um eine kleine Wasserpflanze mit ein bis vier Blättern, von denen jedes weniger als einen Zentimeter lang und halb so breit ist. Daran hängt eine Wurzel, vielleicht bis zu 2 Zentimeter lang. Sie bringt winzige, kaum einen Millimeter große Blüten hervor, aber ihre Vermehrung erfolgt hauptsächlich durch Teilung. Wenn es so groß wird, spaltet es sich und erstellt quasi einen Klon von sich selbst.
Dieser Vegetative Reproduktion kann aus einer kleinen Wasserlinsenkolonie schnell ein großes Problem machen. Es könnte die Pflanze auch für viele Aufgaben, beispielsweise beim Aufräumen, äußerst nützlich machen giftige Chemikalien or Herstellung von Biokraftstoffen. Dies ist einer der Gründe, warum Botaniker daran interessiert sind, herauszufinden, was das Wachstum von Wasserlinsen fördert oder behindert.
Frühere Studien haben gezeigt, dass es nützliche Bakterien gibt, die das Wachstum von Wasserlinsen fördern können, aber das Mikrobiom umfasst noch viel mehr als nur Bakterien. Was passiert, wenn man das gesamte Mikrobiom untersucht? Jewell und Kollegen entnahmen Proben von Wasserlinsen an acht Orten rund um Montreal sowie Proben des Mikrobioms. Anschließend entfernten sie die Mikroben aus der Wasserlinse. Nach einem gründlichen Verfahren zur Entfernung der Mikroben wurde an jedem Standort ein einzelner Wasserlinsenwedel ausgewählt, um eine neue Kolonie zu bilden und genetisch identische Mengen Wasserlinsen zu Testzwecken herzustellen. Sobald sie die mikrobenfreien Wasserlinsen-Chargen hatten, konnten sie die Proben teilen. Einige lebten unter sterilen Bedingungen weiter, während anderen ihr Mikrobiom wieder eingeführt wurde.
„Entgegen unserer Erwartung verringerte das Vorhandensein des Mikrobioms die Pflanzenfitness kontinuierlich, im Durchschnitt um 12 %“, schreiben Jewell und Kollegen in ihrem Artikel. „Obwohl mehrere wichtige Pflanzen-Bakterien- und Pflanzen-Pilz-Mutualismen identifiziert wurden L. Moll„Unsere Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung von Krankheitserregern, Parasiten, Konkurrenten und Pflanzenfressern in der mikrobiellen Ansammlung.“
Die Botaniker waren verwirrt darüber, was zu so unterschiedlichen Ergebnissen führen würde, aber sie glauben, einen entscheidenden Unterschied identifiziert zu haben, nämlich die Teile des Mikrobioms, die keine Bakterien sind. „Angesichts der Diskrepanz zwischen unseren Ergebnissen und den meisten anderen ähnlichen Studien zur Isolierung des bakteriellen Mikrobioms werden diese negativen Wechselwirkungen wahrscheinlich durch die eukaryotische Komponente von verursacht L. minor's Mikrobiom. Unsere Ergebnisse stimmen auch mit der Literatur überein, die die Bedeutung von Pilz- und bakteriellen Krankheitserregern dokumentiert (Rejmankova et al. 1986; Underwood und Baker 1991; Zhang et al. 2010; Ishizawa et al. 2017a, 2017b) und Algenkonkurrenz (van Moorsel 2022) Auf L. Moll Wachstum."
Das Team fand heraus, dass das Mikrobiom auch den Phänotyp, also die Eigenschaften der Wasserlinse, beeinflusst. Wasserlinsen, die Mikroben ausgesetzt waren, hatten kleinere Wedel und kürzere Wurzeln. Sie schreiben: „Eine mögliche Erklärung für diese Verringerung der Wedelgröße ist das Vorhandensein photosynthetischer Algen, die durch direkte Konkurrenz mit ihnen die Nährstoffverfügbarkeit verringern.“ L. Moll. Allerdings wäre dies der Hauptmechanismus, durch den sich das Mikrobiom veränderte L. Moll Phänotyp, dann würde dies zu einer Vergrößerung der Wurzellänge führen, einer allgegenwärtigen plastischen Reaktion auf eine verringerte Nährstoffverfügbarkeit. Wir fanden jedoch das Gegenteil, nämlich kürzere Wurzeln, wenn das Mikrobiom vorhanden war, sowie einen Anstieg des Spross-zu-Wurzel-Verhältnisses, gemessen als Wedelfläche:Wurzellänge.“
Die Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, das gesamte Mikrobiom in der natürlichen Umgebung zu betrachten. Die Autoren kommen zu dem Schluss: „Obwohl die L. Moll Obwohl sich gezeigt hat, dass das Mikrobiom wichtige positive Verbindungen mit vielen Bakterien einschließt, scheint ihr Einfluss durch pathogene, parasitäre und konkurrierende Wechselwirkungen in unserem System, zu dem auch eukaryontische Elemente des Mikrobioms gehören, überschattet zu werden.“
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Jewell, MD, van Moorsel, SJ und Bell, G. (2023) „Das Vorhandensein eines Mikrobioms verringert die Fitness und verändert den Phänotyp der Wasserpflanze Lemna minor" AoB PLANTS, 15(4), p. Junge026. Verfügbar um: https://doi.org/10.1093/aobpla/plad026.
Titelbild: Lemna minor. Bild: Canva.
