Orchideeën kunnen verbergen. Leden van deze diverse plantenfamilie, bekend om hun wild aantrekkelijke bloemen, staan al lang bekend om hun vermogen om langere perioden van kiemrust in te gaan - soms voor een jaar of langer. De planten schuilen onder de grond, en zonder bladeren en zonder fotosynthese, vertrouwen de orchideeën op schimmels voor de voedingsstoffen die ze nodig hebben om te overleven.
Wetenschappers hebben zich al lang afgevraagd wat de planten ertoe brengt over te schakelen van een rusttoestand en scheuten op te sturen. Nu wordt in een nieuw onderzoek door een groep wetenschappers van het Smithsonian Environmental Research Center in Edgewater, Maryland, uitgelegd hoe concentraties van bepaalde schimmels in de bodem ervoor zorgen dat één Noord-Amerikaanse orchidee, de klein-pogonia, ontwaakt.
"Dit is een uiterst zeldzame orchidee en zo zeldzaam als het is, het is niet zo zeldzaam als we dachten, omdat het veel tijd doorbrengt om zich ondergronds te verbergen", zegt Smithsonian ecoloog Melissa McCormick, een van de auteurs van het papier. “We hadden eerder onderzoek gedaan naar orchidee mycorrhizaschimmels. . . we waren geïnteresseerd in de vraag of de overvloed aan schimmels in de bodem niet alleen van invloed was op waar ze zijn, maar ook wanneer ze opduiken. "
De schimmels bleken de sleutel te zijn. De meeste orchideeën vormen symbiotische partnerschappen met bepaalde soorten schimmels om te overleven. Orchideezaden missen het zetmeelrijke endosperm dat helpt om de nieuwe spruiten van veel andere soorten planten te voeden. In plaats daarvan zijn de zaden afhankelijk van mycorrhiza-schimmel in de grond. Ze sturen alleen een shoot omhoog als het tijd is om te bloeien en te reproduceren. De kleine pogonia heeft deze relatie met een mycorrhizaschimmel in de familie Russulaceae.
Smithsonian onderzoekster Melissa McCormick zegt dat er een verband is tussen de rustperiode van de klein-pluisbomen en de hoeveelheid van een specifiek type schimmel in de bodem. (Dennis Whigham) McCormick analyseerde het DNA van bodemmonsters die direct naast wilde klein-whorled pogonia's werden verzameld en gebruikte die gegevens om te berekenen hoeveel Russulaceae hyphae was op elke plaats in de grond aanwezig.
Toen McCormick en de vier andere wetenschappers die betrokken waren bij het onderzoek de overvloed aan Russulaceae vergeleken in de grond met de frequentie dat de slapende pogonia's ontwaakten en scheuten omhoog stuurden, vonden ze een duidelijke relatie: grotere populaties van de schimmel betekenden dat de zeldzame pogonia's eerder naar voren kwamen. Met andere woorden, meer van de juiste schimmel in de grond helpt de orchidee vaker uit rust te komen.
In het verleden, zonder de mogelijkheid om het DNA van een monster te analyseren, was het niet praktisch om precies te berekenen hoeveel van een schimmel aanwezig was. Zelfs onder een microscoop lijken veel schimmels erg op elkaar. "In een steekproef van grond ter grootte van een limaboon heb je waarschijnlijk enkele honderden soorten schimmels, " zegt McCormick.
"Dit schimmelaspect van al dit werk is bekend sinds Darwins tijd", zegt Dennis Whigham, senior botanicus bij het Smithsonian Environmental Research Center en co-auteur van de studie. "Maar pas de laatste jaren hebben we er echt achteraan kunnen gaan en naar het DNA van de schimmels kunnen kijken om te zien wat ze zijn."
Wanneer schimmels in contact komen met een orchideewortel, vormen ze pelotons, of opgerolde ballen, die de orchidee gebruikt voor voedingsstoffen. (Liz Kabanoff) Sommige van de meest opzichtige orchideeën uit tropische regio's hebben de indruk gewekt dat orchideeën een exotische, tropische groep planten zijn. Maar orchideeën zijn eigenlijk heel wijdverbreid, zelfs in de Verenigde Staten. "We hebben meer dan 200 soorten en ze komen in elke staat voor, " zegt Whigham. "Ongeveer 60 procent van hen zit ergens in de problemen waar ze zich voordoen."
De achteruitgang van veel Amerikaanse orchideeënpopulaties heeft Whigham en anderen ertoe aangezet mee te werken aan de oprichting van het North American Orchid Conservation Center, gebaseerd op het Smithsonian Environmental Research Center. Het centrum werkt met ongeveer 50 medewerkers om habitats te behouden en zaden en monsters van mycorrhizaschimmels te bewaren en studies zoals deze uit te voeren.
Wat haalt de schimmel uit deze relatie met de orchidee? Waarschijnlijk niet veel.
"Alle terrestrische planten op aarde hebben interacties met schimmels, " zegt Whigham. Die partnerschappen worden 'mutualistisch' genoemd. Maar bijna alle aanwijzingen wijzen erop dat de orchidee in een relatie tussen schimmels en orchideeën een zeer behoeftige partner is.
