Les racines de la plupart des plantes terrestres sont colonisées par des champignons mycorhiziens arbusculaires, qui aident leurs partenaires végétaux à se développer tout en influençant l'environnement au sens large. Leur nature cachée a fait que ces champignons sont mal compris, mais des chercheurs du Chicago Botanic Garden et de la Northwestern University ont développé une nouvelle approche pour détecter et identifier les nombreuses espèces impliquées dans ces communautés écologiquement vitales.

Les champignons mycorhiziens arbusculaires s'associent à environ 65 à 75 % des plantes terrestres pour leur fournir les nutriments du sol en échange des sucres produits lors de la photosynthèse. Ces communautés fongiques ont un impact important sur les types de plantes qui peuvent pousser dans un endroit particulier, et les scientifiques souhaitent en savoir plus sur leur diversité et leurs effets écologiques. Cependant, la nature des mycorhizes arbusculaires fait que les champignons se développent dans les tissus végétaux, il peut donc être difficile de dire quelles espèces sont présentes dans un environnement particulier.

Bien que le séquençage de l'ADN ait été utilisé pour identifier environ 350 des champignons mycorhiziens arbusculaires les plus abondants dans certaines régions, il est peu probable que ces approches donnent une image complète de l'espèce dans un environnement particulier. Pour mieux caractériser la diversité des champignons mycorhiziens arbusculaires, Le doctorant Benjamin Morgan et son superviseur Dr. Louise Egerton-Warburton ont développé une nouvelle technique capable de détecter les espèces fongiques les plus rares dans une communauté, ouvrant la voie à des perspectives futures sur la façon dont ils pourraient varier en réponse aux changements environnementaux. Leurs résultats sont publiés dans un récent numéro de Applications en sciences végétales .

Morgan et Egerton-Warburton se sont appuyés sur les avancées récentes dans la caractérisation des communautés mycorhiziennes arbusculaires en adaptant des outils éprouvés de séquençage d'ADN spécifiques aux champignons pour une utilisation avec des technologies de pointe. Ils ont ajouté une étiquette "code-barres" aux amorces, molécules qui se lient à l'ADN, pour leur permettre d'être utilisés avec un équipement de séquençage d'ADN à haut débit extrêmement sensible pour détecter des espèces plus rares.

Les chercheurs ont utilisé cette nouvelle approche pour analyser des échantillons de sol et de racines de deux forêts de la péninsule du Yucatán, Mexique, révélant l'une des plus hautes richesses en espèces enregistrées à ce jour. Ils en ont identifié 2, 213 « unités taxonomiques opérationnelles » (OTU), qui représentent soit des espèces distinctes, soit des individus génétiquement variables d'un plus petit ensemble d'espèces. Les communautés fongiques mycorhiziennes arbusculaires étaient dominées par un petit nombre de champignons très communs; seulement 22 OTU représentaient 89 % des séquences d'ADN identifiées dans l'étude. Morgan élabore, « Le grand nombre d'UTO bien pris en charge était surprenant, et reflète probablement la sensibilité accrue de cette approche et sa capacité à capturer des taxons rares qui seraient facilement négligés dans les analyses communautaires basées sur les spores et d'autres approches de séquençage. »

Les chercheurs ont également été intrigués par les différences qu'ils ont détectées entre les communautés fongiques des deux sites d'étude, qui ont des communautés végétales très similaires et ne sont distantes que de 50 miles. L'alcalinité du sol et les niveaux d'azote et de phosphore dans le sol ont fait en sorte que certains groupes d'espèces sont plus communs à un site ou à l'autre, les différences étant les plus prononcées dans les OTU les plus rares. Les études futures révéleront probablement beaucoup plus d'interactions environnementales, explique Morgan : « Ceci n'est en réalité qu'un aperçu de deux communautés de champignons mycorhiziens arbusculaires. Étant donné l'énorme importance de la saisonnalité humide/sèche pour l'écologie de ces systèmes, un rééchantillonnage saisonnier beaucoup plus étendu a été l'un des principaux objectifs de notre suivi des travaux actuellement publiés".

Les systèmes fongiques mycorhiziens arbusculaires jouent un rôle crucial dans leur environnement, affectant les plantes qui peuvent y pousser et les nutriments qui sont stockés et libérés des sols. Cette étude est un début prometteur pour l'expansion de nos connaissances sur ces systèmes. Morgan continue, "Il est très probable que la diversité fongique moléculaire arbusculaire mondiale soit beaucoup plus élevée que les estimations actuelles. Compte tenu de leur importance dans la formation des écosystèmes, nous sommes intéressés à en savoir plus sur ces espèces et leurs fonctions possibles, en particulier dans les communautés susceptibles de subir des changements importants en raison des perturbations anthropiques et du changement climatique au cours des prochaines décennies. »