На сегодняшний день по крайней мере часть этого замечательного разнообразия объясняется способностью растений адаптироваться к микронишам, созданной такими факторами, как стабильный палеоклимат, надежные зимние осадки, географические градиенты и различные типы почв.
Теперь ботаники из Департамента ботаники и зоологии Университета штата Нью-Йорк обнаружили доказательства того, что самый крупный род геофитов мыса, Oxalis, развил уникальную ассоциацию с бактериальным родом Bacillus, которая помогает ему связывать азот из воздуха и совершать необычные подвиги прорастания.
Кроме того, они доказали, что бактерии Bacillus настолько интегрированы в эти симбиотические отношения, что даже передаются от материнского растения к семени. Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале BMC Plant Biology под заголовком «Азотфиксирующие бактерии и оксалис – свидетельство вертикально унаследованного бактериального симбиоза."
Профессор Линн Драйер, ведущий специалист по южноафриканскому оксалису в SU и один из авторов, говорит, что это первый отчет о такой системе вертикального наследования эндофитных бактерий для геофитов.
Мыс известен самой разнообразной флорой геофитов в мире, насчитывающей 2100 видов из 20 семейств, но факторы, определяющие это замечательное разнообразие, все еще плохо изучены. Это разнообразие еще более примечательно, если учесть, что оно происходит в среде, в которой измеряются одни из самых низких уровней азота и фосфора в мире.
Как работают эти симбиотические отношения?
Из предыдущей работы исследовательская группа Дрейера установила, что 60% видов Oxalis имеют устойчивые семена. Это означает, что они не переносят высыхания и должны прорасти сразу после проливания.
Но еще более уникальным для этих видов является частота обратного прорастания, когда семенные листья и первая листовая листва оставляют разворачиваться в течение первых 24-48 часов без какой-либо поддержки корешка или корней.
Пытаясь понять этот необычный способ прорастания, одна из аспирантов Дрейера, доктор Мишель Йусте, нашла доказательства скопления бактерий и грибов в вегетативных и репродуктивных органах шести видов оксалисов.
«Мы обнаружили, что бактерии и грибки населяют слизь, окружающую основу непокорных проростков оксалиса. Слизь представляет собой густое клейкое вещество, которое выделяется семенами при прорастании.
Некоторые бактерии и грибки, которые мы обнаружили в слизи, были получены из окружающей почвы, а другие были переданы по наследству самими семенами », – объясняет Йусте.
Эти бактерии размещаются в организме растения, вполне возможно, в специализированных структурных полостях, где они питаются оксалатом – органической кислотой, вырабатываемой растениями в качестве побочного продукта фотосинтеза.
Девять из наиболее распространенных видов бактерий, идентифицированных в ходе исследования, были из рода Bacillus, и три из них обладают способностью использовать оксалаты в качестве своего единственного и часто предпочтительного источника углерода.
«Мы думаем, что эти необычные отношения, должно быть, развивались на протяжении миллионов лет, помогая Oxalis максимально использовать очень предсказуемый сезон зимних дождей, давая ему ровно столько времени, чтобы дать достаточно времени для роста над землей, чтобы образовалась луковица под землей, чтобы выжить до тех пор, пока Первые дожди следующей зимы. Действительно русская рулетка стратегий прорастания!"Дрейер объясняет.
Но в этой истории еще гораздо больше вопросов, чем ответов.
Как образуется слизь и из чего она состоит, является фокусом текущего исследования, в то время как другой аспирант разрабатывает микроскопические методы, чтобы точно определить, действительно ли эти эндофитные бактерии обитают в необычных полостях, которые проходят через все органы наиболее непокорных оксалисов. разновидность. Чрезвычайно быстрый способ образования луковиц также исследуется.
"По сравнению с другими средиземноморскими средами, биоразнообразие Капского цветочного региона зашкаливает.
Но почему это так, до сих пор остается одной из величайших загадок, которую ботаники пытаются разгадать », – заключает Дрейер.