Struktura zbiorowisk grzybów ektomykoryzowych w gradiencie środowiskowym
Loading...
Date
2024
Authors
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Composition of ectomycorrhizal fungal communities along environmental gradient
Abstract
Występowanie roślin w gradiencie środowiskowym jest ograniczone czynnikami abiotycznymi oraz biotycznymi i często zależy od kierunkowych zmian zachodzących w drobnych korzeniach (< 2 mm średnicy) a w szczególności od zmian w obrębie zbiorowisk grzybów mykoryzowych, umożliwiających wzrost roślin w różnych warunkach siedliskowych. Wśród korzeni drobnych możemy rozróżnić dwa funkcjonalne segmenty: 1) korzenie pełniące role strukturalne i transportowe oraz 2) drobne korzenie chłonne, które biorą udział głównie w pozyskiwaniu i wchłanianiu substancji pokarmowych z gleby. Ze względu na zdolność wchłaniania wody i składników odżywczych drobne korzenie chłonne są najbardziej dynamicznym i najważniejszym funkcjonalnie elementem systemu korzeniowego drzew. Natomiast grzyby mykoryzowe stanowią integralną ich część, istotną ze względu na funkcję pozyskiwania składników pokarmowych, w tym azotu i fosforu.
Celem niniejszej pracy była analiza zmienności zbiorowisk grzybów ektomykoryzowych (ECM) zasiedlających drobne korzenie sosny zwyczajnej w gradiencie szerokości geograficznej oraz związanej z tym zmienności warunków klimatycznych i dostępności składników pokarmowych (transekt: Szwecja). Grzyby ECM zidentyfikowano za pomocą sekwencjonowania fragmentu ITS. W dalszej części pracy zbadano zmienność zawartości makroelementów (C, N, P, Mg, K, Ca) oraz mikroelementów (Fe, Na, Zn, Cu, B i Al) w drobnych korzeniach sosny zwyczajnej, pełniących odmienną funkcję: absorpcyjną – pierwszy rząd i transportową – siódmy rząd (transekt: Szwecja, Finlandia i Polska).
Wykazano, że w gradiencie szerokości geograficznej, wraz ze wzrostem odległości od równika, obserwowane bogactwo gatunków ECM nie różniło się istotnie pomiędzy badanymi regionami Szwecji. Wyniki pozwalają na odrzucenie hipotezy o zmniejszeniu bogactwa gatunkowego grzybów ECM wraz z obniżeniem się średniej temperatury rocznej. Ponadto, w gradiencie malejącej średniej rocznej temperatury zaobserwowano zmianę głównego komponentu zbiorowisk grzybów ECM – od rodzaju Suillus na południu, do zbiorowisk zdominowanych przez obecność grzybów z rodzaju Piloderma na północy. Głównymi czynnikami abiotycznymi, które kształtują zbiorowiska grzybów ECM sosny zwyczajnej w Szwecji są: średnie roczne opady, pH gleby i stężenie żelaza (Fe) w glebie.
Istotnym elementem pracy było określenie zmienności zbiorowisk grzybów ektomykoryzowych zasiedlających korzenie drobne buka zwyczajnego w gradiencie dostępności składników pokarmowych (transekt: Polska). W celu zminimalizowania wpływu warunków klimatycznych na badaną zmienność, do badań wytypowano drzewostan umieszczony na zboczu rynny polodowcowej o 30% nachyleniu. Ukształtowanie terenu na powierzchni badawczej wytworzyło naturalny gradient składników pokarmowych i mineralnych. Zaobserwowano istotną zmienność gatunkową grzybów mykoryzowych oraz zmianę ilości korzeni I rzędu skolonizowanych przez symbionty ECM w gradiencie dostępności składników pokarmowych. Wyniki pracy wskazują, że struktura taksonomiczna grzybów ECM związanych z bukiem jest determinowana przez właściwości fizyko-chemiczne gleby jak wartość pH oraz zasobność w tlenek fosforu (V).
The distribution of plants along environmental gradients is constrained by abiotic and biotic factors and often depends on directional changes occurring in fine roots diameter (< 2 mm) in particular on changes within mycorrhizal fungal communities, enabling plant growth in diverse habitats. Fine roots consist of compartments that perform different functions: absorptive fine roots are mainly involved in acquiring and absorbing soil resources, while transporting fine roots play structural and transportation roles. Due to their capacity in the absorption of water and nutrients, they are the most dynamic and functionally most important element of the tree root system. Mycorrhizal fungi are an integral part of the fine roots due to their potential to foraging nutrients, including nitrogen and phosphorus.
The aim of the doctoral dissertation was to determine the variability of diversity and composition of ectomycorrhizal (ECM) fungal communities inhabiting fine roots of Scots pine along the latitude gradient and the related variability of climatic conditions and nutrient availability in Sweden. ECM taxa were identified using internal transcribed spacer (ITS) sequencing from ECM root tips. Further in this study, it has been examined the variability of contents of important biogenic elements (such as macroelements (C, N, P, Mg, K, Ca) and microelements (Fe, Na, Zn, Cu, B, and Al)) in fine roots of Scots pine which perform a different function: absorption (first order) and transport (seventh order). For these purpose samples were collected in an extended transect covering Sweden, Finland and Poland.
Results showed that along the latitude gradient, with increasing distance from the equator, the observed ECM species richness did not substantially change across the research regions. This allows us to reject the hypothesis that a decrease in the average annual temperature would result in a decline in the species richness of the ECM fungi. Additionally, across the MAT gradient, there was a noticeable shift from ECM fungal community dominated by the genus Suillus to community where fungi from the genus Piloderma predominated. The result indicated that the main abiotic factors that affect and shape the ECM fungal communities of Scots pine across Sweden are the mean annual precipitation, soil pH and soil Fe concentration.
Moreover, the characterization of ECM fungal communities associated with European beech along local nutrient availability gradient was determined. Soil and roots samples were taken from beech forest located on 30% slope formed by glacial erosion in Poland. Slope location impact the spatial distribution of moisture and soil chemical properties, which give the opportunity to investigate the influencing factors of ECM fungi community in reduced impact of climate conditions. The research findings indicated the significant species variability and an alteration in the number of beech first-order roots colonized by ECM symbionts and revealed that soil pH and phosphorus content had the crucial impact on the diversity and composition of root fungal communities of European beech at the tested location.
Description
Wydział Biologii