Co-inoculation and single-species inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi are associated with different growth and survival patterns in olive seedlings

Das unterirdische Internet: Wie Pilze Pflanzen beim Wachsen helfen

Stellen Sie sich eine Welt vor, in der Pflanzen ein geheimes soziales Netzwerk haben, das direkt unter ihren Füßen läuft. Dies ist keine digitale App, sondern ein echtes, biologisches Internet aus winzigen, fadenförmigen Pilzen, den arbuskulären Mykorrhizapilzen (AMF). Diese mikroskopisch kleinen Organismen sind wie hilfreiche Mitbewohner für Pflanzen: Sie leben im Inneren der Wurzeln und tauschen Wasser und Nährstoffe (wie Phosphor) gegen den Zucker ein, den die Pflanze aus Sonnenlicht herstellt. Diese Partnerschaft ist so verbreitet, dass die meisten Pflanzen auf der Erde darauf angewiesen sind, um zu überleben.

Aber hier kommt die Wendung: Nicht alle Pilz-Mitbewohner sind gleich. Genau wie Menschen unterschiedliche Persönlichkeiten und Fähigkeiten haben, besitzen verschiedene Pilzarten unterschiedliche Stärken. Einige sind vielleicht großartig darin, einer Pflanze bei einem schwierigen Umzug zu helfen, während andere besser darin sind, ihr später beim Großwerden und Starkwerden zu helfen. Wissenschaftler haben sich schon lange gefragt, ob das Mischen verschiedener Arten dieser Pilze zusammen – wie ein „Super-Team“ – sogar noch besser wäre als nur einen einzelnen zu haben. Dies ist besonders wichtig für Landwirte, die Olivenbäume anbauen, da diese langsam starten können und viel Hilfe benötigen, um sich zu etablieren. Wenn wir herausfinden können, welches Pilz-Team am besten funktioniert, könnten wir gesündere Bäume mit weniger Dünger züchten, was Geld spart und die Umwelt schützt.

Das Olivenbaum-Experiment: Wer ist der beste Mitbewohner?

In einem Gewächshaus in Brasilien beschloss ein Forscherteam, diese Idee mit Olivenbaum-Setzlingen zu testen. Sie wollten sehen, was passiert, wenn sie zwei spezifische Arten von Pilzen, Acaulospora longula und Gigaspora rosea, den Bäumen zuführen. Sie richteten vier Pflanzengruppen ein: eine Gruppe ohne Pilze (die Kontrollgruppe), eine mit nur A. longula, eine mit nur G. rosea und eine vierte Gruppe, in der beide Pilze zusammen in einem „Ko-Inokulations“-Team leben. Sie beobachteten diese 64 Babybäume über sechs Monate hinweg und maßen alles, vom Überleben bis hin zur Dicke ihrer Stämme.

Das Überlebensrennen: Der schnelle Starter gewinnt
Die erste große Entdeckung betraf das Überleben beim Umzug in die neuen Töpfe. Die Setzlinge, die mit Acaulospora longula geimpft wurden, waren die Champions des Überlebens. Etwa 93,5 % von ihnen überlebten, was einen riesigen Sprung im Vergleich zur Kontrollgruppe darstellte. Das „Super-Team“ (beide Pilze zusammen) schnitt ebenfalls sehr gut ab, mit einer Überlebensrate von 86 %. Die Setzlinge mit nur Gigaspora rosea machten jedoch nicht viel besser als die Pflanzen ohne jegliche Hilfe.

Stellen Sie sich das wie einen Umzug in ein neues Haus vor. A. longula ist wie ein extrem schneller Umzieh-Experte, der sofort Ihr Internet einrichtet und die Türen verriegelt, damit Sie vom ersten Tag an sicher sind. G. rosea hingegen ist etwas langsamer beim Auspacken; es nimmt sich Zeit, um sich einzuleben, und bietet daher in den stressigen ersten Wochen kein unmittelbares „Sicherheitsnetz“.

Das Wachstumsrennen: Langsam und stetig gewinnt
Sobald die Setzlinge sicher und geborgen waren, änderte sich das Spiel. Die Forscher begannen zu messen, wie schnell die Zweige wuchsen. Hier drehten sich die Rollen um. Das Gigaspora rosea-Team wurde zum Wachstumschampion. Im Laufe der Zeit wuchsen die Zweige der Bäume mit diesem Pilz etwa 2,29 % schneller pro Tag als die der Kontrollgruppe. Das „Super-Team“ wuchs ebenfalls schneller, nämlich um etwa 1,15 % pro Tag. Interessanterweise wuchsen die A. longula-Bäume, die so gut im Überleben waren, tatsächlich langsamer als die anderen.

Dies deutet auf einen Kompromiss hin. A. longula ist großartig darin, die Pflanze durch die anfängliche Stressphase zu bringen, aber es könnte ein etwas „pflegebedürftiger“ Mitbewohner sein, der viel Energie der Pflanze beansprucht, ohne direkt viel Wachstum zu bieten. G. rosea ist wie ein Marathonläufer: Es dauert länger, bis es in Schwung kommt, aber sobald sein unterirdisches Netzwerk vollständig aufgebaut ist, hilft es der Pflanze wirklich dabei, sich nach oben zu strecken und die Sonne zu erreichen.

Der „Super-Team“-Effekt
Wenn die beiden Pilze zusammenarbeiteten, zeigten sie ein cooles Teamwork. Die Bäume mit beiden Pilzen hatten die dicksten Stämme – etwa 55 % dicker als die Kontrollgruppe. Das ist so, als hätte man ein Haus mit sowohl einem schnellen Umzieher als auch einem Marathonläufer: Man bekommt die Sicherheit des Starts und die Stärke des Ziels. Die Kombination schien die Dinge auszubalancieren und den Bäumen eine stabile Struktur zu geben.

Was sie nicht fanden
Trotz all dieser Unterschiede bei Überleben und Wachstum fanden die Forscher etwas Überraschendes: Das Gewicht der Pflanzen änderte sich kaum. Ob ein Baum einen, zwei oder gar keinen Pilz hatte, die Menge an Frisch- und Trockengewicht der Blätter und Wurzeln war in etwa gleich. Das Paper legt nahe, dass dies daran liegen könnte, dass das Experiment nur sechs Monate dauerte. Vielleicht hatten die Pilze ihre Netzwerke noch nicht vollständig aufgebaut, um genug Nährstoffe zu übertragen, die das Gewicht der Pflanzen merklich erhöht hätten, oder vielleicht hat der „Preis“, einen Pilz zu beherbergen, die Vorteile in Bezug auf das Gesamtgewicht ausgeglichen.

Das Fazit
Die Studie kommt zu dem Schluss, dass man nicht einfach irgendeinen Pilz wählen kann und das gleiche Ergebnis erwartet. Acaulospora longula ist der Held, der die Setzlinge während der schwierigen Anfangstage am Leben erhält, während Gigaspora rosea der Star ist, der ihnen hilft, später groß und stark zu werden. Beide zusammen zu verwenden, könnte einem das Beste aus beiden Welten bieten und kräftige, dickstammige Bäume schaffen. Die Forscher geben jedoch zu, dass sie nicht genau messen konnten, wie stark die Pilze im Inneren der Wurzeln wuchsen, weslement sie nicht mit Sicherheit sagen können, warum das Teamwork bei der Stammdicke so gut funktionierte. Sie schlagen vor, dass zukünftige Studien tiefer in die Wurzeln schauen und die Bäume über einen längeren Zeitraum beobachten müssen, um diese unterirdische Partnerschaft vollständig zu verstehen. Für den Moment ist klar: In der Welt der Olivenbäume kommt es sehr darauf an, den richtigen Pilz-Mitbewohner zu haben.