Kentucky ormanlarında yaşayan mantar, nadir böcek önleyici maddeler üretiyor

Kentucky Üniversitesi Martin-Gatton Tarım, Gıda ve Çevre Fakültesi (CAFE) araştırmacıları, eyaletin ormanlarında yaygın olarak büyüyen bir otun içinde yaşayan bir mantarın, bitkiyi aç böceklerden korumaya yardımcı olması muhtemel nadir kimyasal birleşimleri ürettiğini tespit etti. Bitki Patolojisi Bölümü’nden Christopher Schardl ve Padmaja Nagabhyru’nun liderliğini yaptığı araştırma ekibi, mantarın üç farklı alkaloid üretmesiyle bu buluşu öne çıkardı. Bulgular, Applied and Environmental Microbiology dergisinde yayımlandı.

Araştırma, ormanlar boyunca Kentucky’de yetişen yabani bir ot olan bearded shorthusk (kısa sakallı ot) üzerinde yürütüldü. Otu içinde barındıran Epichloë brachyelytri adlı mantar, bitkiye zarar vermeden içinde yaşayan bir “endofit” olarak biliniyor. Mantar ve ot simbiyotik bir ilişki içinde: Ot mantara bir yuva sağlarken, mantar da böceklerin bitkiyi yemesini engelleyen kimyasallar üretiyor.

Nadir kimyasal birleşimin sırrı

Araştırma ekibi, mantarın üç farklı alkaloid üretmesini inceledi. Bu alkaloidlerden ikisi—exo-1-acetamidopyrrolizidine ve chanoclavine—genellikle diğer mantarların daha karmaşık kimyasallara dönüştürdüğü ara bileşikler olarak biliniyor. Ancak bu mantar süreci erken kesiyor ve bu bileşikleri son ürün olarak koruyor.

“Bunu yapan ilk mantar olması onu özel kılıyor; bu iki kimyasalı aynı anda üreten ilk mantar olarak kayıtlara geçti,” dedi Schardl.

Kentucky çimlerinin üzerinden kimyasal takibi

Ekip, örnekleri Kentucky boyunca altı farklı konumdan topladı. Toplama çalışması, 171 kilometre (106 mil) boyunca uzanan bir güzergahı kapsadı. Konumlar arasında Kentucky Nehri Palisades’i, Mammoth Cave Ulusal Parkı, Red River Gorge ve Carter Caves State Resort Parkı yer aldı. Ayrıca ekip, bitkilerin yetiştirilmesinde Üniversitesi personeli Wes Hansen ve Judson Collins’ın yardımıyla The Arboretum ve Kentucky Devlet Botanik Bahçesi’nde yetişen otları da inceledi.

Bilim insanları, ultrayüksek performanslı sıvı kromatografisi (UHPLC) ile tandem kütle spektrometrisi (MS/MS) kullanarak her ot örneğindeki çok az miktardaki kimyasalları ölçtü ve her alkalidin yapraklarda, tohumlarda ve genç filizlerde ne kadar bulunduğunu karşılaştırdı.

Kimyasal savunmanın maliyeti

Bu kimyasalları üretmek mantar için oldukça fazla enerji gerektiriyor, Schardl bu noktaya dikkat çekti.

“Genç filizlerde, endofitin hangi kimyasal yolları besleyeceği konusunda içsel bir mücadele yaşadığına dair dikkat çekici kanıtlarımız var; çünkü bu yollar aynı yapı taşlarına ihtiyaç duyuyor,” dedi Schardl. “Bu durum aynı zamanda, böceklerin pek sorun oluşturmadığını tahmin ettiğimiz birkaç konumda endofitin bu kimyasalardan birini veya diğerini kaybetmesini de açıklıyor; çünkü mantar bazı kimyasal süreçlerden kaçınarak enerji tasarrufu yapabiliyor.”

Bu durum, böceklerle mücadele eden bu kimyasalların mantar için büyük bir yatırım olduğunu, dolayısıyla çoğu yerde hayatta kalmak için önemli olduklarını gösteriyor.

Orman otundan daha güvenli otlaklara

Ekip, bu orman otunda bulunan nadir kimyasal birleşimin, türler arasında gen değiş-tokuşu ve iki türün birleşmesiyle oluşan melezleşme dahil farklı evrimsel yollarla diğer mantar türlerinde ortaya çıktığını tespit etti.

Bu ot-mantar ortaklıklarının nasıl işlediğini anlamak, orman ekolojisinden daha ötesinde bir öneme sahip. Benzer mantarlar, sığıntarım hayvanlarının ve atların beslendiği otlak otlarının içinde de yaşiyor ve bu mantarlardan bazıları hayvanlar için toksik kimyasallar üretebiliyor.