Arbuskulární mykorrhizní (AM) houby patří k nejvýznamnějším spolupracovníkům většiny druhů cévnatých rostlin. Vědci se domnívají, že AM houby žijí s rostlinami již od doby prvohor, kdy rostliny začínaly pronikat z vodního prostředí na souš, a AM houby jim mohly pomáhat v nových podmínkách obstát. Tyto houby se staly zcela závislými na svých hostitelích a bez tohoto partnerství existovat nemohou. Pochopení podmínek, které preferují symbiotické houby v lučních porostech, může pomoci k udržení tohoto neviditelného světa pomocníků rostlin.
Hlavními otázkami, kterými se badatelský tým v rámci projektu GA ČR „Struktura a funkce společenstva AM hub v obhospodařovaných travinných porostech: role funkčních typů hostitele, jejich diversity a konkurence“ zabýval, bylo, jaké hostitele a půdní podmínky jednotlivé druhy AM hub preferují a jak se mezi sebou liší ve způsobu získávání živin z půdy (pro sebe i pro své rostlinné hostitele). „K tomu jsme provedli vícero experimentů a pozorování. Ty se ve velké části odehrávaly ve volné přírodě, i když nechyběl ani pokus ve skleníku, kde rostliny vytvářely ‚pracovní vztahy‘ s AM houbami v květináčích. AM houby jsme zkoumali pomocí metod molekulární biologie jak přímo v kořenech jejich rostlinných partnerů, tak v půdě, ve které tyto houby mají většinu své biomasy, v podobě rozsáhlé sítě hyf prostupující půdní prostor. V kořenech jsme se na tyto houby dívali (po jejich obarvení a po projasnění okolních rostlinných pletiv) také pod mikroskopem a to nám poskytlo zajímavou informaci o jejich celkové četnosti v kořenech,“ říká Petr Šmilauer z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích.
V rámci oboustranně prospěšného vztahu, symbiózy, poskytují houby rostlinám různé služby, zejména snadnější přístup k půdnímu fosforu a dusíku, ale také k vodě, nebo ochranu před nepřátelskými organismy infikujícími kořeny rostlin. Na oplátku rostliny poskytují AM houbám část z cukrů vyrobených při fotosyntéze a umožňují jim obývat jejich kořeny. AM houby jsou časté v mnoha ekosystémech světa, například v tropických pralesech nebo v savanách a stepích. Ve střední Evropě jsou luční porosty jedním z nejlepších míst, kde je možné tyto zajímavé houby studovat. Lze říci, že převážná část rostlinných jedinců v loukách obsahuje ve svých kořenech ne jeden, ale několik desítek různých druhů AM hub, které tak vytvářejí v každém takovém jedinci pestrá společenstva, která se významně liší například mezi trávami na jedné straně a dvouděložnými rostlinami na straně druhé.
Obarvená AM houba v kořenech medyňku vlnatého (Holcus lanatus) – oválné objekty jsou vesikuly, větvené útvary jsou arbuskuly.
„Výsledky našeho projektu ukázaly, že odlišnost společenstev AM hub mezi těmito dvěma skupinami rostlin je o mnoho větší, než mezi jednotlivými druhy rostlin uvnitř těchto skupin. Ukázali jsme ale také to, že jaké druhy AM hub nalezneme v kořenech určitého druhu, závisí zčásti i na tom, jaké další druhy rostlin kolem něj rostou. To nám umožnil zjistit více než 15 let trvající experiment. Na naší výzkumné louce udržujeme plochy, ve kterých převládají jen trávy nebo jen dvouděložné rostliny, nebo v nich byla ponechána přirozená směs druhů z obou skupin. Zjistili jsme, že semenáčky trav mají v kořenech větší množství a také větší různorodost AM hub, pokud jsme je vysadili do ploch, kde v okolí převládaly dvouděložné rostliny. To naznačuje mimo jiné i praktická opatření pro zachování funkcí, které AM houby rostlinám poskytují: neměli bychom totiž v zemědělské praxi usilovat o vytváření porostů, ve kterých výrazně převládají trávy,“ vysvětluje Petr Šmilauer.
AM houby vědci v projektu také nechali předvádět jejich důležitou životní aktivitu, kterou je získávání živin z půdního prostoru. K tomu jim vytvořili v půdě ‚krmítka’: díry ve tvaru válce o hloubce 10 cm vyplnili substrátem, který se podobal půdě, ale AM houby neobsahoval, a umožnili houbám do tohoto válce prorůstat z okolí. Po osmi týdnech obsah každého ze 160 ‚krmítek’ odebrali a zjišťovali za pomoci molekulárních metod, které druhy AM hub jsou zde častější a které méně. Ty druhy, které v relativně krátkém období navýšily v ‚krmítkách’ své zastoupení, lze považovat za ty, které v půdním prostoru najdou zdroj živin nejrychleji. AM houbám jejich práci ještě zkomplikovali tím, že v prostorově blízkých párech ‚krmítek’ byl nastaven rozdílný obsah živin – v jednom odpovídal zhruba okolní půdě, zatímco druhé bylo plné živin. To vědcům umožnilo zjistit, jak jsou jednotlivé druhy hub schopny rozlišit v půdě místa bohatší a chudší na živiny a zaměřit se na ta bohatší.
Obarvená AM houba v kořenech kostřavy červené (Festuca rubra), zde jsou vidět jen arbuskuly a propojující hyfy.
Vztah AM hub k okolní vegetaci a k vlastnostem půdy, ve které rostou, se mění s tím, přes jak velké vzdálenosti je v krajině srovnáváme: jiné faktory jsou významné pro proměnlivost houbového společenstva mezi místy vzdálenými v řádu centimetrů či metrů, jiné na stovkách metrů, a jiné pro rozdíly mezi krajinnými celky vzdálenými desítky kilometrů či více. V projektu podpořeném GA ČR studovali vědci proměnlivost těchto vlivů okolního prostředí za pomoci 12 lokalit, na kterých po dohodě s vlastníky luk založili malá pokusná místa, vždy s pěti čtverci o velikosti jeden metr čtvereční, a v rámci každého čtverce studovali, jak se liší společenstva AM hub. Lokality byly vybrány jednak na okraji CHKO Blanský les, jednak v oblasti tzv. Lišovského prahu, který se nachází mezi Českými Budějovicemi a Třeboní. V této části projektu se vědci zaměřili na rozdílnost AM hub převládajících v kořenech rostlin oproti těm, které převládají v půdě obklopující kořeny. Našli nejen již známé rozdíly mezi těmito dvěma prostory, ale také zjistili, že se bohatost společenstev AM hub mění přes různé prostorové škály odlišně pro vnitro-kořenové a mimo-kořenové prostředí, a také to, že vliv hostitelských druhů rostlin nelze beze zbytku oddělit od vlivu půdních vlastností (hlavně půdní vlhkosti a kyselosti), protože s nimi se mění i složení vegetace.
Jak tomu u podobných projektů bývá, výsledky výzkumu sice přispěly k porozumění vztahu arbuskulárních mykorhizních hub s rostlinnými partnery, ale také vedly k novým otázkám, na které se bude tento tým snažit odpovědět v novém projektu, podporovaném GA ČR od roku 2022.
Řešitelský tým (zleva doprava): Petr Šmilauer, Majka Šmilauerová, Jiří Košnar a Blanka Divišová pracují na Přírodovědecké fakultě Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích; Sylvie Pecháčková pracuje v Západočeském muzeu v Plzni. S analýzami v molekulární laboratoři nám dále pomáhal Milan Kotilínek.
