Exemples de champignons isolés de graines lors d'une expérience d'enfouissement sur l'île de Barro Colorado au Panama. Crédit :Carolina Sarmiento/STRI
Une équipe dirigée par des scientifiques du Smithsonian au Panama a exposé une clé pour comprendre la diversité des arbres tropicaux en étudiant comment les champignons interagissent avec les graines qui persistent dans le sol. Malgré un assortiment d'espèces disponibles au choix, les champignons tropicaux et les graines sont difficiles à associer les uns aux autres. Des appariements précoces avec un champignon particulier peuvent influencer la survie d'une graine et peuvent également aider à expliquer comment les forêts tropicales restent si diverses.
"Selon l'espèce de la graine avec laquelle il s'apparie, un champignon peut tuer la graine, entraver son développement ou, au contraire, aider à sa germination, " a déclaré Caroline Sarmiento, Boursier du Smithsonian Tropical Research Institute et auteur principal de la nouvelle étude, publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences . Ces résultats spécifiques aux espèces sont surprenants car de nombreux champignons isolés dans l'étude peuvent coloniser diverses espèces végétales, chacun avec ses propres défenses chimiques et physiques des semences. "Nous ne savons pas encore pourquoi les champignons se comportent différemment selon les espèces de graines qu'ils infectent, mais ces réponses sont cruciales pour comprendre leur survie et leur croissance dans les forêts tropicales."
Pour démystifier l'interaction des champignons avec les graines tropicales, Sarmiento et ses collègues ont enterré des milliers de graines de neuf espèces d'arbres indigènes dans une variété de parcelles forestières sur l'île de Barro Colorado au Panama. Ils ont déterré les graines après des périodes souterraines allant d'un mois à un an. Après avoir stérilisé les surfaces extérieures, ils coupent les graines en deux. Ils ont placé une moitié dans un tube de culture pour isoler tous les champignons qui auraient pu envahir le tissu de la graine et ont traité l'autre moitié pour voir si le minuscule embryon de plante était encore vivant.
La chercheuse Carolina Sarmiento vérifie les graines inoculées avec des champignons pour savoir comment les champignons affectent la germination. Crédit :Geetha Iyer/STRI
L'équipe a traité plus de 8, 300 graines et isolées 1, 460 champignons, identifiant plus de 200 souches fongiques distinctes. Chacune des neuf espèces végétales a attiré une communauté distincte de champignons, malgré des durées différentes sous terre, différents types de sols, et même des environnements forestiers différents. L'effet filtrant des espèces végétales, même sous forme de graines, sur les types de champignons qu'elles attirent fournit des informations importantes sur le mystère insaisissable de la persistance de la diversité des forêts tropicales.
Sous les tropiques, de nombreuses espèces poussent à proximité, mais toute espèce individuelle est largement dispersée et localement rare. Les scientifiques émettent l'hypothèse que ce modèle de diversité pourrait être maintenu par des agents pathogènes spécialisés, ravageurs ou prédateurs d'une espèce hôte, qui rendent le quartier local hostile à plus de son propre genre tout en favorisant la croissance d'espèces non apparentées.
« Au fur et à mesure que la densité d'individus d'une même espèce augmente, les maladies sont plus susceptibles de se propager d'un individu à l'autre, " a expliqué l'auteur principal A. Elizabeth Arnold, professeur à l'Université de l'Arizona. "La plupart des travaux dans ce domaine se sont concentrés sur les semis et les gaules d'arbres tropicaux, mais ce qui arrive aux graines est moins connu."
Le boursier postdoctoral du Smithsonian Paul-Camilo Zalamea récupère des graines enfouies dans la forêt de l'île de Barro Colorado, Panama, pour étudier les champignons qui auraient pu les coloniser. Crédit :Rodrigo Arangua/AFP
Suivi de leurs résultats, les chercheurs ont inoculé des graines fraîches de sept espèces étudiées avec des souches fongiques isolées au cours de l'expérience d'enfouissement. Ils ont fait germer les nouvelles graines dans une serre, et a confirmé que les champignons affectaient la mortalité et la germination des graines d'une manière spécifique à l'espèce.
"Un résultat fascinant était que si un champignon avait un effet pathogène sur une espèce végétale, il était susceptible d'avoir l'effet inverse sur un autre, " a déclaré le coauteur Paul-Camilo Zalamea, un boursier postdoctoral du Smithsonian.
Investigateur du projet James Dalling, professeur à l'Université de l'Illinois, Urbana-Campaign, mentionné, "En affectant avantageusement certaines espèces tout en empêchant d'autres de se régénérer, les champignons peuvent être les arbitres ultimes de la lutte pour l'existence dans les forêts tropicales."
