Ever wonder about the extraordinary cellular contents of arbuscular mycorrhizal fungi, and how the unique arrangement of these contents enables complex flows and nutrient exchange processes across open-pipe networks? This paper is a deep dive into cell wall composition, cytoplasmic contents, nuclear and lipid organisation and dynamics, network architecture, and connectivity.

New study finds that 83% of ectomycorrhizal fungi are known only by their DNA sequences that can’t be linked to named or described species, posing problems for conservation.

Published in Current Biology, the findings revealed that only 155,000 of the roughly 2-3 million fungal species on the planet have been formally described.

The team uncovered that dark taxa of ectomycorrhizal fungi are not spread evenly across the Earth, with significant concentrations of dark taxa in tropical regions like Southeast Asia and parts of South America and Africa, highlighting the need for more research and funding to explore these underground ecosystems.

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Cette étude montre que les régimes de vent, plus que la distance géographique, façonnent la structure et la diversité des communautés fongiques du sol nord-américain, en particulier pour les champignons dispersés par le vent, soulignant le rôle critique du vent dans la dispersion des champignons et ses implications dans le cadre du changement climatique.

En suivant un demi-million d'autoroutes fongiques et les flux de trafic à l'intérieur de celles-ci, les chercheurs décrivent comment les plantes et les champignons symbiotiques construisent des chaînes d'approvisionnement efficaces.

L'équipe a construit un robot d'imagerie qui lui a permis de recueillir en moins de 3 ans des données microscopiques couvrant une période de 100 ans.

Les travaux permettent de mieux comprendre comment les champignons déplacent chaque année des milliards de tonnes de_CO2 dans les écosystèmes souterrains.

Une nouvelle recherche publiée dans la revue scientifique Nature a utilisé la robotique avancée pour suivre les chaînes d'approvisionnement hyper-efficaces formées entre les plantes et les champignons mycorhiziens lorsqu'ils échangent du carbone et des nutriments à travers les réseaux vivants complexes qui aident à réguler l'atmosphère et les écosystèmes de la Terre.

Il est urgent de comprendre les échanges entre les plantes et les champignons, car ces réseaux fongiques absorbent environ 13 milliards de tonnes de CO2 par an dans le sol, ce qui équivaut à environ un tiers des émissions mondiales liées à l'énergie. Plus de 80 % des espèces végétales de la planète forment des partenariats avec des champignons mycorhiziens, dans lesquels le phosphore et l'azote collectés par les champignons sont échangés contre du carbone végétal. Malgré leur importance mondiale, les scientifiques ne comprenaient pas comment ces organismes sans cervelle construisaient des chaînes d'approvisionnement étendues et efficaces à travers leurs réseaux souterrains.  

À l'aide d'un robot d'imagerie conçu sur mesure, l'équipe internationale de 28 scientifiques a découvert que les champignons construisent un réseau mycélien en forme de dentelle qui déplace le carbone vers l'extérieur à partir des racines des plantes dans une formation en forme de vague. Pour soutenir cette croissance, les champignons déplacent les ressources vers et depuis les racines des plantes à l'aide d'un système de circulation à double sens, en contrôlant la vitesse d'écoulement et la largeur de ces autoroutes fongiques en fonction des besoins. Pour rechercher d'autres ressources, les champignons déploient des branches de croissance spéciales qui servent d'"éclaireurs" microscopiques pour explorer de nouveaux territoires, semblant privilégier les opportunités commerciales avec de futurs partenaires végétaux plutôt que la croissance à court terme dans l'environnement immédiat. Les chercheurs décrivent comment ces comportements semblent être coordonnés par des "règles" locales simples qui empêchent le champignon de "surconstruire" et qui définissent une "stratégie de vague itinérante" unique pour la croissance, l'exploration des ressources et le commerce.

Microbes inhabiting the above- and belowground tissues of forest trees and soils play a critical role in the response of forest ecosystems to global climate change. However, generalizations about the vulnerability of the forest microbiome to climate change have been challenging due to responses that are often context dependent. Here we apply a risk assessment framework to evaluate microbial community vulnerability to climate change across forest ecosystems. We define factors that determine exposure risk and processes that amplify or buffer sensitivity to change, and describe feedback mechanisms that will modulate this exposure and sensitivity as climatic change progresses. This risk assessment approach unites microbial ecology and forest ecology to develop a more comprehensive understanding of forest vulnerability in the twenty-first century.

Adriana Corrales, directrice du programme Underground Explorers du SPUN, est l'auteur principal de cet article de recherche, qui porte sur les populations ectomycorhiziennes (ECM) associées aux arbres de Bogotá, en Colombie.

L'étude explore la composition de la communauté de champignons associés aux racines de Quercus humboldtii (Fagaceae), une espèce d'arbre ectomycorhizien tropical.

Les paysages urbains s'étendent dans le monde entier, ce qui signifie que la diversité et la structure des communautés ectomycorhiziennes en milieu urbain pourraient être affectées. Les auteurs expliquent que les communautés fongiques associées aux racines de cet arbre diffèrent entre celles qui poussent en milieu naturel et celles qui poussent en milieu urbain.

Cette recherche est importante car elle permet de comprendre comment les relations entre les champignons mycorhiziens et les arbres hôtes évoluent sous la pression de l'urbanisation.

Dans ce cas, les auteurs ont constaté que :

1. Les arbres urbains sont d'importants réservoirs de diversité fongique souterraine.
2. Les conditions urbaines favorisent les espèces fongiques adaptées à des écosystèmes plus perturbés.

Les champignons ectomycorhiziens établissent des relations commerciales avec les arbres. La façon dont les relations évoluent dans différentes conditions environnementales peut nous indiquer comment les deux partenaires s'adaptent au fil du temps, dans ce cas en grande partie en raison de menaces telles que l'empiètement de l'homme et l'urbanisation.

Peu d'études se sont intéressées à la structure des communautés fongiques dans les écosystèmes urbains, malgré leur importance pour la santé des arbres et des écosystèmes. En particulier, les Quercus forment des associations avec des champignons ECM qui contribuent à fournir aux arbres des nutriments essentiels et à soutenir les processus biogéochimiques du sol. En outre, les paysages urbains s'étendent et constituent de plus en plus un habitat pour les espèces sauvages à mesure que l'empiètement s'intensifie.

En conclusion, les auteurs rapportent des différences significatives dans la composition des communautés de champignons présents dans les racines des arbres ruraux et urbains, les communautés rurales étant dominées par Russula et Lactarius et les communautés urbaines par Scleroderma, Hydnangium et Trechispora. Ces résultats suggèrent un impact important des perturbations urbaines sur les communautés fongiques ectomycorhiziennes.

Comment pouvons-nous mieux comprendre, protéger et apprécier le rôle que jouent les bactéries et les champignons dans la santé des communautés végétales urbaines ?

Alors que les villes sont des environnements stressants pour les plantes, les champignons et les bactéries symbiotiques peuvent fournir des nutriments et de l'eau, et aider les plantes à faire face au stress urbain.

Les auteurs visent à :

• Identifier des solutions pour aider les plantes à pousser dans des environnements stressants
• Mieux intégrer la symbiose plantes-microbes dans l'architecture verte

Dans les écosystèmes naturels, les plantes vivent en symbiose avec des champignons, des bactéries et d'autres microbes qui peuvent contribuer à atténuer le stress. Les communautés végétales des villes contribuent à maintenir la santé et la stabilité des écosystèmes urbains et de leurs habitants. Plus précisément, les plantes des villes offrent des avantages écologiques, notamment le refroidissement des "îlots de chaleur" urbains et la création d'habitats pour d'autres plantes, animaux et micro-organismes.

De nombreux facteurs de stress peuvent être atténués par les champignons et les bactéries symbiotiques, notamment la dépendance aux engrais, les agents pathogènes, la sécheresse, la diminution du nombre de pollinisateurs, la pollution et la réduction de la biodiversité végétale.

Les auteurs soulignent que, comme c'est souvent le cas, les recherches passées se sont concentrées sur les activités en surface. Si les avantages des espaces verts sont bien connus, la vie du sol qui se trouve sous les environnements urbains est rarement reconnue pour ses importantes fonctions écosystémiques. Les auteurs soulignent que les communautés microbiennes qui soutiennent ces espaces ont été largement ignorées.

Les communautés microbiennes souterraines de champignons et de bactéries sont également responsables du cycle des nutriments, du stockage du carbone, de la protection contre les agents pathogènes et assurent des fonctions essentielles à la stabilité de l'écosystème.

De nombreuses et excellentes études sur les flux de carbone dans les champignons mycorhiziens ont été réalisées, mais jusqu'à cette étude, personne n'avait harmonisé les données.

Nous avons découvert que 13 milliards de tonnes de carbone passent chaque année par les réseaux fongiques.

Our goal was to synthesize all the data currently out there to try and better understand the carbon cycling.

Mycorrhizal mycelium act as a global carbon pool.

Nous savons depuis longtemps que le carbone passe des plantes aux champignons mycorhiziens. C'est l'une des pièces maîtresses de ce type de symbiose plante-fongus. Mais jusqu'à présent, nous ne disposions pas d'une bonne estimation globale de l'ampleur de ce flux de carbone. Il y a eu quelques calculs à l'emporte-pièce et des études à petite échelle, mais les chiffres variaient beaucoup. Avec cette étude, notre objectif était de synthétiser toutes les données existantes pour essayer de mieux comprendre cette composante négligée du cycle du carbone.

We know that mycorrhizal fungi are holding carbon. Plants photosynthesize using sunlight and carbon dioxide from the atmosphere and convert them into energy. During that process, the plants fix carbon – turning it from its gaseous form into organic carbon compounds. The plants then use this carbon to build their structures. Flowers, leaves, stems – those are all made from organic carbon compounds.

We looked primarily at three different types of mycorrhizal fungi – arbuscular, ectomycorrhizal, and ericoid, and were able to find that collectively, these three groups of fungi have 13.12 billion tons of carbon dioxide allocated to them every year.

To put this number in perspective: 13.12 billion tons of CO2 is about 36% of global fossil fuel emissions last year. China is by far the biggest emitter of greenhouse gasses – its annual emissions in 2021 were 12.47 billion tons. The U.S. emitted 4.75 billion tons of carbon dioxide in 2021 – mycorrhizal fungi take up nearly three times that each year.

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La plupart des plantes ont besoin d'aide pour obtenir et absorber les nutriments et l'eau. Nombre d'entre elles obtiennent ce soutien grâce à des relations symbiotiques avec des champignons souterrains appelés champignons mycorhiziens à arbuscules (MA). Si les scientifiques en savent beaucoup sur les bienfaits de ces champignons pour les plantes, ils commencent tout juste à comprendre les gènes et l'ADN des champignons MA. Dans cette étude, les chercheurs ont créé une carte génétique (ou génome) presque complète d'un champignon AM commun appelé Rhizophagus irregularis en utilisant des techniques avancées de séquençage de l'ADN.

Grâce à cette carte génétique, les chercheurs ont identifié des gènes et des schémas d'ADN importants. Ils ont constaté que de nombreux gènes liés à l'entrée et à la sortie des nutriments dans les cellules existaient avant même l'évolution des champignons AM, ce qui montre que ces gènes sont présents depuis exceptionnellement longtemps. Ils ont également découvert de nouveaux gènes qui n'existent que dans ce groupe de champignons. Une autre découverte importante est que des zones de l'ADN ayant récemment évolué produisent de nombreuses petites molécules d'ARN, qui semblent aider le champignon à contrôler ses informations génétiques. Cette carte détaillée permet aux scientifiques de mieux comprendre comment les champignons AM ont évolué pour vivre et se développer en tant que partenaires obligatoires des plantes.