Природа біля Ненсі (54) дослідники досліджують світ грибів
Уявіть. Ти йдеш лісом, носом вітром, ступаючи товстим килимом листя та моху. Під ногами мертва деревина тріскається, ламається. Не знаючи цього, ви наступаєте на одне з найбільших живих істот на планеті. І все ж ти цього не бачиш. Цей невидимий велетень - лісовий гриб. Ми всі знаємо його репродуктивні органи - карпофори, яких багато восени і які прикрашають наші тарілки, такі як білі гриби та лисички. Але мало відомо, що це плодоношення пов'язане з мережею мікроскопічних ниток від 10 до 15 мкм, які розгалужуються в грунті глибиною до 20 см, утворюючи підземний килим на декількох квадратних кілометрах.
Надзвичайно складні симбіотичні стосунки
Ця мережа, яка називається міцелієм, ледве правдоподібної щільності пов’язує рослини, веде з ними діалог та живить їх. Як? 'Або' Що? Це те, що мікробіолог Френсіс Мартін, керівник досліджень INRAE у Нансі-Шампену (54), але також і в лабораторії Пекінського лісотехнічного університету, намагається зрозуміти майже сорок років. Його дослідження пролило світло на надзвичайну складність симбіотичних взаємозв’язків між деревами та грибами. “Спочатку гриб контактує з корінням дерева-господаря, потім він створює такий собі рукав, який оточує корінь. Потім він проникає в свої тканини, вводячи білки, що дозволяють йому взяти під контроль свою систему імунного захисту, обманюючи тим самим свою пильність », - пояснює Френсіс Мартін.
Без грибів деревам було б важко їсти
Проводячи секвенування геному двоколірної молі, одного із симбіотичних грибів дугласової ялиці та тополі, він та його команди дозволили ідентифікувати близько п’ятдесяти з цих білків, які є важливими для встановлення симбіозу. «Нам вдалося розшифрувати ролі трьох з них. Наразі інші зберігають свою таємницю. І коли ми знаємо, що кожне дерево працює з різною процесією з декількох десятків грибів, щоразу генеруючи сотні молекулярних взаємодій, я думаю, що ця тема займе ще два-три покоління дослідників », - сміється Френсіс Мартін, піонер цієї дисципліни. Тим паче, що досі виникає багато питань щодо ролі грибів у балансі екосистем. Без них деревам було б важко харчуватися. "Гриби збільшують ріст рослин у пропорціях від 50 до 100%, зокрема завдяки мінеральним елементам, які вони їм забезпечують", - запевняє Френсіс Мартін.
Спільне харчування на основі безпрограшного обміну
Оскільки гриби не задовольняються тим, що інвестують у коріння своїх господарів, щоб витягувати з них прості цукри, що виробляються внаслідок фотосинтезу та необхідні для їх розвитку. Вони також шлунки дерев. Завдяки мільйонам мікроскопічних ниток, які заглиблюються в грунт, саме вони забезпечують рослини необхідним їм азотом і фосфором. Таке розподіл їжі, засноване на взаємовигідному обміні, здійснюється справедливо. Це пакт життя.
"Американські дослідники справді показали, що гриби, які дають найбільше фосфору та азоту дереву, є також тими, які отримують найбільше цукру взамін", пояснює Френсіс Мартін. Це вказує на форму інтелекту у цих дерев, які також використовують міцеліальні мережі для обміну поживними речовинами між собою, а можливо навіть з іншими рослинами. "У лабораторії було показано, що частина цукрів, що виробляються ялинкою, в кінцевому підсумку може бути спожита сусідньою березою! У якій пропорції ці обміни існують у природному середовищі? Виміряти його дуже складно. Вивчення цих складних обмінів, за участю кількох партнерів, знаходиться лише в зародковому стані. З іншого боку, одне точно, гриби добре зв’язують дерева між собою », - продовжує Френсіс Мартін. Краще вони взаємодіють разом для належного функціонування екосистеми.
Тільки капуста, гірчиця, ріпак, буряк, ріпа та водні рослини не пов'язані з симбіотичними грибами
Щоб повністю зрозуміти ці явища, нам слід повернутися до світанку часу, коли перші примітивні рослини без коріння почали виходити із солонуватої води, щоб колонізувати континенти, 450 мільйонів років тому. Зараз встановлено, що без симбіотичних мікоризних грибів ця посадка не могла б відбутися! "Ми вважаємо, що мікоризні гриби - це древні гриби, що розкладаються, які мутували і вивчали молекулярну мову рослин, щоб спілкуватися і жити в симбіозі з ними", - сказав Френсіс Мартін. Крім того, цей мутуалістичний симбіоз стосується не лише дерев. Це реальність для 95% рослин. Тільки капуста, гірчиця, ріпак, буряк, ріпа та водні рослини не пов'язані з симбіотичними грибами.
Генетично ближче до тварин, ніж до рослин
Ключовий гравець у біорізноманітті, генетично ближчий до тварин, ніж до рослин, грибне царство є найбільшим із семи живих царств, але воно є і найменш відомим. За підрахунками, лише 2% грибів на землі було інвентаризовано. Однак вони містять ряд молекул, деякі з яких уже використовуються в медицині для виробництва, зокрема, таких антибіотиків, як пеніцилін та статини. Але гриби також є цінними союзниками, допомагаючи аграрному сектору розвиватися до більш екологічної практики (див. Протилежне). А ще краще, це має дозволити сільському господарству завтра виробляти більше, забруднюючи менше.
Хороший, поганий і потворний
У природному середовищі існує три типи грибів: добрий, поганий і потворний.
Хорошим є мікоризний симбіотичний гриб. Дві основні форми мікоризи - ектомікоризи, пов’язані з деревами, та арбускулярні ендомікоризи, які колонізують більшість наземних рослин. Ці ендомікоризні гриби є найдавнішими. Вони з’явилися 450 мільйонів років тому. На відміну від своїх лісових кузенів, вони не утворюють плодових тіл і абсолютно потребують рослин, щоб жити.
Зіткнувшись із цією першою сім’єю, є грубий, це гриб, що розкладається, той, що живиться рослинним детритом.
Нарешті, є Потворний, який є паразитичним грибом. Цей вбиває своїх господарів, вводячи їм токсини, а потім пожираючи їх на копиті.
Виклик для сільського господарства завтра
“Наша робота над полуницею, малиною та солодкою картоплею призводить до тих самих висновків: урожайність мікоризних рослин вища, ніж тих, які ні. І іноді різниця дуже чітка. Наприклад, для артишоку наші тести показали, що за однакових умов вирощування кожна інокульована рослина давала на 30% більше, ніж немікоризовані рослини! ", Пояснює Мозеллан Даніель Віпф, який очолює групу спільного дослідницького підрозділу, що об'єднує INRAE, CNRS, Agrosup та Бургундський університет. А ще краще - вчені помітили, що арбускулярні мікоризи можуть впливати на якість фруктів та овочів. "Ми виявили вищий рівень антиоксидантів у малині, більш збалансоване співвідношення цукру/кислоти у полуниці та більш високий рівень каротину у солодкій картоплі", - резюмує Даніель Віпф.
"Вживання грибів може значно зменшити використання хімічних добрив"
На полях, як і в лісі, «гриби живлять рослину. Вони захищають його від патогенних елементів і стимулюють захисні сили. Вони стимулюють її зростання та сприяють доступу до води, фосфору та азоту ", - перелічує дослідник. Сьогодні ми удобрюємо поля, щоб безпосередньо годувати рослину. Це робить необхідним зробити мінерали розчинними, використовувати фосфор, оброблений сірчаною кислотою, який вимивається у водні шляхи.
"Вживання грибів може досить суттєво зменшити використання хімічних добрив. Це навіть доцільно робити. Бо якщо рослина знаходить багато фосфору в ґрунті, вона більше не використовує гриби, і симбіоз більше не діє ", - говорить Даніель Віпф, при цьому нагадуючи, що одні лише гриби не вирішують все. “Щоб не порушити міцеліальну сітку, ви не повинні практикувати глибоку та багаторазову оранку. І перш за все, ви ніколи не повинні залишати землю оголеною. В іншому випадку гриби відмирають. Тому дуже важливо постійно підтримувати рослинний покрив такими бобовими рослинами, як квасоля або люцерна. Також було виявлено, що гриби виробляють гломалін, свого роду природний супер-клей, який, об’єднуючи частинки грунту, зменшує ерозію. "
Північноамериканське сільське господарство попереду
Наразі ринок ще перебуває в початковій стадії. Сільське господарство Північної Америки має фору, але мікоризи починають з’являтися у Франції. «Це швидко розвивається у виноробному секторі, але також і в лісовому господарстві. Це також трохи починається з орних культур ”, - підкреслює Даніель Віпф.
Айн був одним із перших французьких департаментів, який випробував насіння, покрите спорами, вироблене в Іспанії. «Ми починали з сої, йому було шість років. У середньому врожайність на 10% вища. Щодо кукурудзи, це менш зрозуміло, воно коливається від 3 до 7%. Ефект набагато більший на неполивних ділянках, і ми бачимо, що рослина покращує здоров’я. Насіння коштує на 50 євро більше за гектар, але це все одно дуже вигідно ", - говорить Максим Жолівет, який працює в Амброне на 650 га (01). В Ельзасі також проводились випробування у відкритому грунті на трьох фермах, все ще на кукурудзі. Це знову дозволило "спостерігати збільшення врожайності, що коливається в межах від 9 до 2%", підкреслює Франсуа Буркель, технічний менеджер компанії Armbruster, що базується в Кольмарі, що спеціалізується на зборі та торгівлі зерновими.