新的證據表明細菌推動了開普花地區(qū)的生物多樣性

斯泰倫博斯大學(SU)的植物學家距離揭開海角花卉區(qū)非同尋常的生物多樣性水平的奧秘僅一步之遙。

迄今為止，至少這種顯著的多樣性至少可以歸因于植物對微生態(tài)位的適應能力，這些條件是由諸如穩(wěn)定的古氣候，可靠的冬季降雨，地理梯度和多樣化的土壤類型等因素產生的。

現在，SU的植物與動物學系的植物學家發(fā)現了證據，即最大的開普水生植物屬Oxalis與細菌屬芽孢桿菌形成了獨特的聯系，可幫助其固定空氣中的氮并實現非凡的發(fā)芽壯舉。

此外，他們證明了芽孢桿菌細菌已與這種共生關系融為一體，甚至可以從母體植物遺傳到種子。研究結果最近發(fā)表在《BMC植物生物學》雜志上，標題為“固氮細菌和Oxalis-垂直遺傳細菌共生的證據”。

教授琳恩德雷爾，在南部非洲的頂尖專家酢漿草在SU和作者之一，他表示這是內生菌geophytes的垂直遺傳的這樣一個系統(tǒng)的第一份報告。

開普省以世界上最多樣化的植物群而聞名，擁有來自20個科的2100種，但人們對導致這種顯著多樣性的因素仍然知之甚少。如果考慮到它發(fā)生在測量全球最低氮和磷水平的環(huán)境中，那么這種多樣性就更加顯著。

這種共生關系如何運作?

從以往的工作，德雷爾的研究小組證實，60%的酢漿草品種有頑拗性種子。這意味著它們不能忍受干燥，必須在脫落后立即發(fā)芽。

但是，在這些物種中更為獨特的是逆發(fā)芽的發(fā)生，種子葉和第一片葉在最初的24至48小時內沒有卷曲，而沒有任何胚根或根的支持。

正是在試圖發(fā)芽這一非凡壯舉的過程中，Dreyer的一名研究生Michelle Jooste博士在6 種Oxalis物種的營養(yǎng)和生殖器官中發(fā)現了細菌和真菌的集合體。

“我們發(fā)現細菌和真菌棲息在頑固的Ox 草幼苗基部周圍的粘液中。粘液是一種粘稠的膠狀物質，在發(fā)芽時會被種子排出。我們在粘液中發(fā)現的一些細菌和真菌是從周圍的土壤，但其他的則是由種子本身通過繼承提供的。”

這些細菌寄居在植物體內，很可能位于專門的結構空腔中，它們以草酸鹽為食，草酸鹽是植物作為光合作用的副產物而產生的有機酸。

該研究中鑒定出的最豐富的細菌中有9種來自芽孢桿菌屬，其中3種具有利用草酸鹽作為其唯一且通常是首選碳源的能力。

“我們認為這種不尋常的關系肯定已經發(fā)展了數百萬年，這幫助Oxalis充分利用了非常可預測的冬季降雨季節(jié)，使它有足夠的時間在地面上噴出足夠的生長量，還可以在地下形成鱗莖，以便生存直到第二年冬天的第一場降雨。的確是俄羅斯輪盤發(fā)芽策略!” 德雷爾解釋道。

但是，在這個故事中，還有很多問題比答案要多。

粘液的形成方式及其組成是當前研究的重點，而另一名研究生正在研究顯微鏡技術，以查明這些內生細菌是否確實存在于遍歷大多數頑固草酸的所有器官的不尋常腔中種類。燈泡形成的極快模式也正在研究中。

德雷爾總結說：“與其他地中海環(huán)境相比，開普敦花卉區(qū)的生物多樣性簡直是小菜一碟。但為什么如此，仍然是植物學家試圖揭開的最大謎團之一。”