Precis som djur har även växter infektionssjukdomar orsakade av mikrober – virus, bakterier, protister eller svampar.
När man arbetar med växter har man inte samma etiska begränsningar som vid forskning som görs på djur eller människor. De etiska begränsningarna minskar ytterligare om sjukdomen inte kan smitta odlingsväxter, vilket är fallet med mjöldaggen på svartkämpar. Eftersom växter är stationära organismer kan deras populationer och sjukdomar enkelt följas med år efter år. Sjukdomsforskningen på svartkämparpopulationerna på Åland och det långsiktiga forskningsmaterialet som samlats in där är unikt i sin omfattning även ur ett globalt perspektiv.
Olika mjöldaggar är rätt vanliga växtsjukdomar både i odlade miljöer och i naturen. Mjöldagg kan ses med blotta ögat som ett mjöligt lager på bladens yta, som består av svamphyfer, sporer eller både och. Mjöldaggen producerar delar som tränger in i växtens vävnader från ytan och suger upp näring inifrån. Vissa mjöldaggar kan infektera flera växtarter, medan andra är specialiserade på en enda värdart.
Mjöldaggen Podosphaera plantaginis som förekommer i torrängsnätverket på Åland är specialiserad på att leva på svartkämpar. Svampen dödar inte sin värdväxt, men kan hämma dess tillväxt och minska dess motståndskraft mot andra omgivande stressfaktorer. Under tillväxtperioden sprider sig mjöldaggen från växt till växt och från population till population med små asexuella sporer. Närmare hösten börjar den producera ett flertal sexuella vilsporer, som kan urskiljas som mörka prickar på bladens yta. Med hjälp av vilsporerna övervintrar mjöldaggen och infekterar igen sin värd nästa sommar.
Både svartkämpar och mjöldagg är relativt lätta att hantera i laboratorie- och växthusexperiment. Mjöldaggsinfektioner kan pålitligt upptäckas med blotta ögat, till skillnad från till exempel virussjukdomar, vilket underlättar dess observering i naturen. Därtill lever Podosphaera plantaginis hela sin livscykel på svartkämpar, vilket förenklar konstruktionen av ekologiska modeller.
Mjöldaggsinfektioner i svartkämparpopulationerna på Åland kartläggs varje höst i samband med kartläggningen av ängsnätfjärilen. Vid mjöldaggskartläggningen letar kartläggarna efter mjöldagg på svartkämparblad och antecknar observationerna enligt populationerna. Andelen populationer med mjöldagg har varierat mellan 5 % och 30 % under åren 2001–2024. Det är ett bra exempel på hur sällan man ser motsvarande förödande epidemier i naturpopulationer som på åkrar eller andra monokulturer som är skapade av människan.
Med hjälp av materialet som samlats in under kartläggningarna har man kunnat bevisa att nära avstånd till andra populationer har betydande påverkan på populationernas mjöldaggsinfektioner. Man kunde tänka sig att sjukdomar sprider sig mer mellan populationer som är nära varandra. Däremot har det funnits mer mjöldagg i isolerade svartkämparpopulationer. Täta kopplingar mellan populationerna ökar genflödet mellan värdväxterna och därmed också deras evolutionära potential och resistensutveckling. Laboratorieprover har bekräftat att det uttryckligen handlar om värdväxternas resistens. Genetisk mångfald spelar en central roll i utvecklingen av resistens hos organismer. Fragmenteringen av habitat isolerar populationer från varandra och kan därmed öka deras mottaglighet för sjukdomar.
Genetiska prover har visat att mjöldaggen Podosphaera plantaginis har en stor mångfald på Åland. I laboratoriet har man funnit variationer i livscykelhastigheter och optimala tillväxttemperaturer samt risken att drabbas av svampens egna parasitsvamp Ampelomyces hos olika mjöldaggsstammar. Abiotiska och biotiska miljöfaktorer ökar sannolikt mångfalden av mjöldagg i naturen, eftersom de bästa egenskaperna beror på de aktuella förhållandena och varierar med läget. Det räcker alltså inte med att sjukdomen endast studeras i laboratoriet.
Phomopsis ordinaria är en annan svampsjukdom som förekommer på svartkämpar på Åland. Medan mjöldaggen tar sin näring från levande blad, utnyttjar Phomopsis-svampen död vävnad. Phomopsis sprids från växt till växt med hjälp av äkta vivlar som hör till skalbaggarna, och infekterar svartkämparnas blomstjälkar. Sjukdomen dödar fröna som håller på att utvecklas, eller till och med hela växten. Phomopsis är vanlig i svartkämparpopulationer, men epidemierna är små, ofta mindre än tio infekterade växtindivider.
Under höstkartläggningen år 2018 kartlades även Phomopsis, dock endast i 261 populationer. Hela 47 % av de undersökta populationerna var infekterade. I de flesta fallen förekom svampen på mindre än tio procent av svartkämparna. Även sjukdomens svårighetsgrad på växtindividerna, det vill säga virulensen, undersöktes genom att räkna andelen infekterade blomstjälkar. I populationer där Phomopsis fanns på mer än tio procent av växterna, var sjukdomen också mycket virulent.
Även denna sjukdom kan hjälpa oss förstå evolutionen mellan patogener och deras värdar. Frågorna omfattar varför epidemierna förblir så små och varför svampen i detta fall dödar sin värd.
Virusforskningen har ofta fokuserat sig på nyttoväxter, medan förekomsten och mångfalden av virus i naturen är mindre känd, även om virus kan röra sig mellan vilda och odlade växter. Införandet av nya metoder, såsom metagenomanalys och användning av små-RNA (pikku-RNA), har gett upphov till möjligheter att bättre förstå dessa fenomen. Forskningen kring mångfalden av patogena mikrober i naturen kan ge kunskap om vilka faktorer som påverkar den långvariga samexistensen mellan en värd och en parasit, och därmed hjälpa oss förutspå när och var sjukdomsrisken är som störst.
Virus på svartkämpar har undersökts från DNA- och RNA-prover som samlats in på Åland. Förekomsten och mångfalden av virus varierar mellan populationerna, men infektioner har upptäckts i nästan alla undersökta populationer. Det finns ofta mer än en virusart i de infekterade växterna; i materialet som samlades in år 2013 beskrev det 20 % av virusinfektionerna. Virus hittas oftare från symtomatiska växter, men också från asymtomatiska. Forskningen har dessutom upptäckt fem nya virusarter som har väckt internationellt intresse. Ett av dem (Plantago lanceolata latent virus, PlLV) har redan upptäckts även på andra håll i världen: i Frankrike, Italien, Spanien och Iran.
Mykorrhiza är symbioser mellan svampar och växter som vanligtvis är mutualistiska, det vill säga både växten och svampen drar nytta av förhållandet. Svamphyferna är effektivare än växtrötterna på att samla in näringsämnen och vatten, och växten tar åt sig en del av dessa resurser från svampen. Svampen får i sin tur kolhydrater som växten producerar genom fotosyntes. Mykorrhiza har en mycket viktig roll inom växtekologin. Nästan alla växter i världen har dessa symbioser.
I en ny studie samlades rotprover från svartkämparpopulationer på Åland, som skiljde sig åt enligt deras sjukdomshistoria med mjöldagg. Från genetiska prover undersöktes sammansättningen av svampsamhället i rötterna. Genom att studera skillnaden mellan friska och sjuka populationer kan man se om sjukdomar i skotten påverkar svampsamhället i rötterna. Förhållandet mellan mikrobiomer i rötter och skott av detta slag har undersökts mycket lite i naturliga växtpopulationer.
Med hjälp av genetiska prover undersöks även förekomsten av patogena och mutualistiska svampar i svartkämparnas rötter. Dessutom letar man efter mykorrhiza i rotprov med hjälp av mikroskop. En större mängd mykorrhiza är vanligtvis bra för växten. Mutualistiska svampar i rötterna kan stärka växtens eget försvar mot sjukdomar.
Analyseringen av resultaten pågår delvis fortfarande, men de preliminära resultaten antyder att det finns variation i svampsamhällena i svartkämparnas rötter. Samhället verkar påverkas av åtminstone växtpopulationen och till en del även av populationens sjukdomshistoria med mjöldagg. Som följande är målet att undersöka huruvida det finns skillnader i andelen patogena och mutualistiska svampar i rötterna mellan sjuka och friska populationer, samt om vissa underjordiska svampar är vanligare i populationer med mera mjöldagg.