- Код статьи
- S0367059725020026-1
- DOI
- 10.31857/S0367059725020026
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том / Номер выпуска 2
- Страницы
- 105-114
- Аннотация
- Частичная микогетеротрофия (миксотрофия, получение органических веществ из микоризных грибов) широко распространена у микоризных цветковых растений. Мы предположили, что альпийские представители семейства Gentianaceae (горечавковые), имеющие в своем составе полностью микогетеротрофные виды с арбускулярной микоризой, могут в значительной мере быть миксотрофами. Изучен изотопный (δ13С, δ15N, δ2H и δ18O) и элементный (С и N) состав листьев и корней 13 пар видов высокогорных растений (виды Gentianaceae и произрастающие рядом референсные растения – двудольные с арбускулярной микоризой) трех горных систем Голарктики (Альпы, Кавказ и Тибет). Вопреки нашей гипотезе, органическое вещество листьев и корней горечавковых не было обогащено дейтерием (2H) по сравнению с референсными растениями, что указывает на отсутствие или низкую значимость микогетеротрофии у изученных видов. Листья и корни горечавковых имели более высокие значения δ15N и δ18O, но более низкие δ13С и δ2H по сравнению с листьями и корнями референсных растений. Листья и корни горечавковых содержали больше С, однако содержание N в листьях было больше, а в корнях меньше, чем в соответствующих органах референсных растений. Мы предположили, что такие результаты могут быть объяснены более интенсивной азотфиксацией прокариот листового микробиома, обеспечивающей лучшее азотное питание листьев и их более интенсивный фотосинтез и транспирацию.
- Ключевые слова
- альпийские сообщества изотопный состав содержание азота содержание углерода семейство Gentianaceae
- Дата публикации
- 16.09.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 17
Библиография
- 1. Mabberley D.J. Mabberley’s plant-book. 4th ed. Cambridge: Cambridge UP, 2017. 1102 p.
- 2. Merckx V.S.F.T., Freudenstein J.V., Kissling J. et al. Taxonomy and classification // Mycoheterotrophy: the biology of plants living on fungi. N.Y.: Springer, 2013. P. 19–101.
- 3. Brada J.G.B., de Novais C.B., Diniz P.P. et al. Association of mycoheterotrophic Gentianaceae with specific Glomus lineages // Mycorrhiza. 2023. V. 33. № 4. P. 249–256.
- 4. Cameron D.D., Bolin J.F. Isotopic evidence of partial mycoheterotrophy in the Gentianaceae: Bartonia virginica and Obolaria virginica as case studies // Am. J. Bot. 2010. V. 97. P. 1272–1277.
- 5. Struwe L., Kadereit J.W., Klackenberg J. et al. Systematics, character evolution, and biogeography of Gentianaceae, including a new tribal and subtribal classification // Gentianaceae – systematics and natural history. Cambridge: Cambridge University Press, 2002. P. 21–301.
- 6. Molina J., Struwe L. Utility of secondary structure in phylogenetic reconstructions using nrDNA ITS sequences – an example from Potalieae (Gentianaceae: Asteridae) // Systematic Bot. 2009. V. 34. P. 414–428.
- 7. Suetsugu K., Matsubayashi J., Ogawa N.O. et al. Isotopic evidence of arbuscular mycorrhizal cheating in a grassland gentian species // Oecologia. 2020. V. 192. № 4. P. 929–937
- 8. Онипченко В.Г., Лавренов Н.Г., Тиунов А.В. и др. Миксотрофны ли альпийские растения из семейства Gentianaceae? // Журн. общ. биол. 2021. Т. 82. № 1. C. 57–67. [Onipchenko V.G., Lavrenov N.G., Tiunov A.V. et al. Are alpine Gentianaceae plants mixotrophic? // Biol. Bull. Rev. 2021. V. 11. № 5. P. 429–437.]
- 9. Jacquelinet-Jeanmougin J., Gianinazzi-Pearson V., Gianinazzi S. Endomycorrhizas in the Gentianaceae. II. Ultrastructural aspects of symbiont relationships in Gentiana lutea // Symbiosis. 1987. V. 3. P. 269–286.
- 10. Sýkorová Z. The role of arbuscular mycorrhiza in the growth and development of plants in the family Gentianaceae // The Gentianaceae. Vol.1: Characterization and ecology. Berlin, Heidelberg: Springer, 2014. P. 303–316.
- 11. Giesemann P.P., Rasmussen H.N., Liebel H.T. et al. Descreet heterotrophs: green plants that receive fungal carbon through Paris-type arbuscular mycorrhizal // New Phytologist. 2020. V. 226. № 4. P. 960–966.
- 12. Yamato M., Suzuki T., Matsumoto M. et al. Mycoheterotrophic seedling growth of Gentiana zollingeri, a photosynthetic Gentianaceae plant species, in symbioses with arbuscular mycorrhizal fungi // J. Plant Res. 2021. V. 134. № 5. P. 921–931.
- 13. Yamato M., Yagita M., Kusakabe R. et al. Impact of mycoheterotrophy on growth of Gentiana zollingeri (Gentianaceae), as suggested by size variation, morphology, and 13C abundance of flowering shoots // J. Plant Res. 2023. V. 136. № 6. P. 853–863.
- 14. Gomes S.I.F., Merckx V.S.F.T., Kehl J. et al. Mycoheterotrophic plants living on arbuscular mycorrhizal fungi are generally enriched in 13C, 15N and 2H isotopes // J. Ecol. 2020. V. 108. № 4. P. 1250–1261.
- 15. R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. 2021. URL https://www.R-project.org/.
- 16. Schwarzer G., Carpenter J.R., Rücker G. Meta-analysis with R. Cham, Heidelberg, New York, Dordrecht, London: Springer, 2015. 252 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-21416-0
- 17. Balduzzi S., Rucker G., Schwarzer G. How to perform a meta-analysis with R: a practical tutorial // Evidence-Based Mental Health. 2019. V. 22. P. 153–160.
- 18. Ma S., He F., Tian D. et al. Variation and determinants of carbon content in plants: a global synthesis // Biogeosciences. 2018. V. 15. P. 693–702.
- 19. Farquhar G.D., O’Leary M.H., Berry J.A. On the relationship between carbon isotope discrimination and the intercellular carbon dioxide concentration in leaves // Austral. J. Plant Physiol. 1982. V. 9. № 2. P. 121–137.
- 20. Huck C., Körner C., Hiltbrunner E. Plant species dominance shifts across erosion edge-meadow transects in the Swiss Alps // Oecologia. 2013. V. 171. № 3. P. 693–703.
- 21. Ghashghaie J., Badeck F.W. Opposite carbon isotope discrimination during dark respiration in leaves versus roots – review // New Phytol. 2014. V. 201. № 3. P. 751–769.
- 22. Jayne B., Quigley M. Influence of arbuscular mycorrhiza on growth and reproductive response of plants under water deficit: a meta-analysis // Mycorrhiza. 2014. V. 24. № 2. P. 109–119.
- 23. Auge R.M., Toler H.D., Saxton A.M. Arbuscular mycorrhizal symbiosis alters stomatal conductance of host plants more under drought than under amply watered conditions: a meta-analysis // Mycorrhiza. 2015. V. 25. № 1. P. 13–24.
- 24. Courty P.-E., Walder F., Boller T. et al. Carbon and nitrogen metabolism in mycorrhizal networks and mycoheterotrophic plants of tropical forests: a stable isotope analysis // Plant Physiol. 2010. V. 156. № 2. P. 952–961.
- 25. Hynson N.A., Bidartondo M.I., Read D.J. Are there geographical mosaics of mycorrhizal specificity and partial mycoheterotrophy? A case study in Moneses uniflora // New Phytol. 2015. V. 208. № 4. P. 1003–1007.
- 26. Wanek W., Arndt S.K. Difference in δ15N signature between nodulated roots and shoots of soybean is indicative of the contribution of symbiotic N2 fixation to plant N // J. Exp. Bot. 2002. V. 53. № 371. P. 1109–1118.
- 27. Yoneyama T., Ito O., Engelaar W.M.H.G. Uptake, metabolism and distribution of nitrogen in crop plants traced by enriched and natural 15N: Progress over the last 30 years // Phytochemistry Rev. 2003. V. 2. P. 121–132.
- 28. Сui J., Lamade E., Fourel F. et al. δ15N values in plants are determined by both nitrate assimilation and circulation // New Phytol. 2020. V. 226. № 6. P. 1696–1707.
- 29. Hurek T., Handley L., Reinhold-Hurek B. et al. Does Azoarcus sp. fix nitrogen with monocots? // Biological nitrogen fixation for the 21st century. Dordrecht: Kluwer, 1998. P. 407.
- 30. Montañez A., Abreu C., Gill P.R. et al. Biological nitrogen fixation in maize (Zea mays L.) by 15N isotope dilution and identification of associated culturable diazotrophs // Biol. Fertility Soils. 2009. V. 45. № 3. P. 253–263.
- 31. Bulgarelli D., Schlaeppi K., Spaepen S. et al. Structure and functions of the bacterial microbiota of plants // Ann. Rev. Plant Biol. 2013. V. 64. P. 807–838.
- 32. Hou Q., Chen D., Wang Y.-P. et al. Analysis of endophyte diversity of Gentiana officinalis among different tissue types and ages and their association with four medicinal secondary metabolites // Peer J. 2022. V. 10. Art. e13949. P. 1–18.
- 33. Hou Q., Chen D., Wang Y.-P. et al. Analysis of endophyte diversity of two Gentiana plants species and the association with secondary metabolite // BMC Microbiology. 2022. V. 22. № 90. P. 1–10.
- 34. Wu X., Yang Y., Zhang H. Microbial fortification of pharmacological metabolites in medical plants // Computational Structural Biotechnol. J. 2023. V. 21. P. 5066–5072.
