Глобальные базы данных раскрывают, как климат влияет на свойства почвенных грибов

Карта, показывающая глобальное распределение более 3500 исследовательских участков, использованных для анализа признаков спор AM-грибов в различных биомах. Автор: Смрити Пехим Лимбу.

Многие почвенные микроорганизмы играют жизненно важную роль в экосистемах, помогая растениям получать питательные вещества и воду, повышая их устойчивость к стрессам, таким как засуха, и защищая от патогенов.

Одной из таких групп почвенных микроорганизмов являются арбускулярные микоризные (AM) грибы. Эти важные грибы необходимы для здоровья растений и ассоциированы с корнями примерно 70% наземных видов растений. Благодаря симбиотическим отношениям с корнями растений грибы вносят значительный вклад в углеродный цикл и другие процессы, поддерживающие функционирование экосистем.

Споры грибов отвечают за их размножение и распространение. А такие характеристики спор, как объем, толщина клеточной стенки, орнаментация (например, выступы или углубления в клеточной стенке), форма и цвет, могут влиять на выживаемость грибов в различных условиях.

Новое исследование, проведенное учеными из Дартмутского колледжа, изучает, как глобальные климатические условия влияют на признаки спор AM-грибов и их биогеографические закономерности. Это первое исследование, в котором на глобальном уровне анализируются сразу несколько таких признаков. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

«По мере продолжения изменения климата мы ожидаем сдвиги в этих микробных признаках, которые влияют на то, как грибы выживают, распространяются и взаимодействуют с растениями. Это может иметь каскадные эффекты для экосистем, а также повлиять на усилия по восстановлению и производство продуктов питания», — говорит ведущий автор исследования Смрити Пехим Лимбу, научный сотрудник программы «Экология, эволюция, окружающая среда и общество» и член лаборатории экологии Чаудхари в Дартмуте.

Для исследования ученые объединили данные из различных глобальных баз данных о видах AM-грибов с климатическими данными, чтобы изучить влияние климата на признаки спор. Среди них была база данных TraitAM — публичный ресурс с характеристиками спор более 340 AM-грибов, созданный старшим автором исследования Балой Чаудхари, доцентом экологических исследований в Дартмуте.

«Наши результаты показали, что более крупные и темные споры чаще встречаются в теплых и влажных климатических условиях, но здесь есть компромисс между устойчивостью и распространением», — объясняет Пехим Лимбу. «Хотя больший размер помог спорам сохраняться в теплых и влажных условиях, эти условия были связаны с более ограниченным географическим распространением».

Споры с более выраженной орнаментацией поверхности клеток также чаще встречались в теплых и влажных климатах, но имели меньший географический ареал. Темные споры, содержащие больше пигмента, чаще встречались в теплых и влажных условиях. По словам соавторов, эти свойства могут защищать грибы от ультрафиолетового излучения и пожаров.

При этом толщина клеточной стенки спор уменьшалась в теплых и влажных климатах и была более выраженной в более прохладных и сухих условиях. Промежуточная толщина клеточной стенки оказалась связана с более широким географическим распространением.

Понимание того, какие признаки спор AM-грибов процветают в определенных климатических условиях, например, в сухих или влажных, может помочь в коммерческом применении биоинокулянтов — микробных добавок для восстановления почв, путем отбора AM-грибов, подходящих для конкретной среды.

«Экологи еще со времен Дарвина изучали географическое распределение признаков видов, — говорит Чаудхари. — Например, мы знаем, что млекопитающие с белым мехом чаще встречаются в холодном климате. Это исследование делает важный шаг к выявлению аналогичных закономерностей для признаков микроорганизмов, давая представление об экологических адаптациях большей части биоразнообразия Земли».

В исследовании также приняли участие Сидней Штюрмер из Университета Блуменау (Бразилия), Джеффри Зан из колледжа Уильяма и Мэри, Карлос Агилар-Тригерос из Университета Ювяскюля (Финляндия) и Ноа Роджерс из Университета Юты.

Дополнительная информация: Смрити Пехим Лимбу и др., Climate-linked biogeography of mycorrhizal fungal spore traits, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2505059122

Источник: Dartmouth College