21 февраля 2025
Фото: Кенджи Суэцугу. onlinelibrary.wiley.
Когда Oreorchis patens растёт в непосредственной близости от гниющей древесины, она перенаправляет своих грибных симбионтов на переработку древесины, что значительно увеличивает количество питательных веществ, получаемых от них. При этом растение продолжает осуществлять фотосинтез. В результате Oreorchis patens становится более крупным и даёт больше цветов.
Орхидеи способны отказаться от фотосинтеза и питаться грибами
Орхидеи отказываются от процесса фотосинтеза в пользу грибов. Растения могут получать питательные вещества от грибов просто потому, что так устроены. Подробности исследования в нашем материале.
Некоторые виды орхидей не способны к фотосинтезу, но при этом паразитируют на других организмах. Вместо того чтобы получать энергию от солнечного света, эти растения приспособились питаться за счет грибов, живущих в их корнях. Исследователи пока не могут точно сказать, меняют ли орхидеи способ питания, когда не могут получать достаточно питательных веществ только за счет фотосинтеза, или же они получают больше питательных веществ за счет паразитизма.
Новое исследование, проведенное с орхидеей Oreorchis patens, показало, что для этих растений возможность, а не необходимость, является движущей силой. Результаты исследования были опубликованы в журнале The Plant Journal 19 февраля.
Oreorchis patens. Фото: plantarium.ru
Связь орхидей с грибами
Большинство видов орхидей имеют симбиотические отношения с грибами, которые живут в их корнях. Растения обеспечивают грибы сахаром, который вырабатывается в процессе фотосинтеза, а орхидеи получают от грибов воду и минералы. Однако некоторые виды орхидей в целом прекратили фотосинтез и питаются только за счет грибов.
— Меня всегда интересовало, как орхидеи становятся паразитами. Почему растение должно отказываться от своей зависимости от фотосинтеза и вместо этого «воровать» у грибов, — говорит Кенджи Суэцугу, соавтор исследования и ботаник из Университета Кобе в Японии.
В исследовании команда изучила вид Oreorchis patens, который распространен в Восточной Азии и известен своими яркими желтыми цветами. Этот вид также считается частичным паразитом, так как может производить собственную пищу, но также получает до половины своего рациона из грибов. Иногда у него могут вырастать странные корневища в форме кораллов. По словам Суэцугу, такая особенность чаще встречается у орхидей, которые полностью зависят от грибов.
— Я подумал, что это позволит мне сравнить растения с такими органами с растениями с обычными корнями, подсчитать, сколько дополнительных питательных веществ они могут получать, и определить, приводит ли это к усиленному росту или репродуктивному успеху, — рассказывает Суэцугу.
Oreorchis patens и его микоризное взаимодействие. (а) Протокорм. (б) Сравнение растения с коралловидным корневищем и растения без коралловидного корневища. в) Коралловидное корневище. (d) Поперечный разрез коралловидного корневища. (e) Крупный план корковой клетки коралловидного корневища с неповреждёнными грибными нитями. (f) Крупный план корковой клетки ризома кораллоида с дегенерировавшими грибными нитями. Масштабные линейки: 5 мм, 10 см (b), 5 см ©, 1 мм (d) и 200 мкм (e, f).. Фото: onlinelibrary.wiley
Замена фотосинтезу
С июня 2010 года по ноябрь 2021 года команда проводила полевые исследования в трех лесах умеренного пояса, в каждом из которых было более 100 взрослых особей Oreorchis patens. Большинство растений располагалось рядом с разлагающейся древесиной на лесной подстилке или под слоем опавших листьев.
Исследователи обнаружили, что когда орхидея растет рядом с гнилой древесиной, она меняет своих грибковых симбионтов на те, которые разлагают древесину. Это изменение значительно увеличивает количество питательных веществ, которые растение получает из отмирающей древесины, но не останавливает фотосинтез. Такие растения часто бывают крупнее и дают больше цветов.
— Короче говоря, эти орхидеи не просто компенсируют ослабленный фотосинтез, они увеличивают свой общий запас питательных веществ. Эта очевидная адаптивная связь между грибковым паразитизмом и улучшением жизнеспособности растений, на мой взгляд, является самым захватывающим аспектом нашего открытия, поскольку она дает конкретное экологическое объяснение того, почему фотосинтезирующее растение может выбрать такой путь, — говорит Суэцугу.
Почему орхидеи становятся паразитами
Однако вопрос о том, почему менее 10% этих орхидей ведут себя таким образом, остается без ответа. Чтобы стать паразитами, орхидеям нужно переключиться со своих обычных симбионтов на другие грибы, чтобы справиться с возросшим количеством пищи. Подходящие грибы встречаются только вокруг упавших деревьев и на определенных стадиях разложения. Таким образом, орхидеи становятся паразитами только тогда, когда могут — и находятся рядом с подходящей древесиной, — а не когда им это нужно. Эта возможность также предоставляется ненадолго и случается нечасто.
Растения с корневищами в форме кораллов (слева) рядом с растениями с обычными корнями (справа).. Фото: Кенджи Суэцугу. popsci.com
Дальнейшие исследования могли бы помочь определить, что побуждает орхидеи развивать эти похожие на кораллы корневые отростки и влияют ли определенные факторы окружающей среды на количество питательных веществ, которые растения получают от грибов.
— Эта работа является частью более масштабного исследования, направленного на изучение перехода от фотосинтеза к полному паразитизму. В конечном счете я надеюсь, что такие открытия помогут нам лучше понять различные стратегии, которые орхидеи используют для поддержания баланса между разными способами жизни, тем самым способствуя сохранению невероятного разнообразия этих растений в наших лесах, — говорит Суэцугу.
Николай Бедных
