Nutzung molekularer Hochdurchsatz-Verfahren zur schnellen und eingehenden Artenbestimmung von Pilzgesellschaften
Using high-throughput genotyping for monitoring communities of soil fungi
by Marlis Reich
Date of Examination:2009-05-28
Date of issue:2009-09-15
Advisor:Prof. Dr. Andrea Polle
Referee:PD Dr. Gertru Lohaus
Referee:Dr. Roland Marmeisse
Referee:Dr. Nesme Xavier
Persistent Address:
http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-AD73-8
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Format:PDF
Description:Dissertation
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Abstract
English
In forest ecosystems, fungal communities are highly diverse since several environmental factors influence their richness and structure. Host plant composition is one of the major factors, as the main input of carbohydrates into soil is plant-derived. Ecological research of fungal communities was hindered by the lack of high-throughput diagnostic tools. To ease the large-scale identification of fungi, we have constructed and validated two generations of ribosomal DNA phylochips. The last generation of developed phylochips carried species-specific probes for about 10,000 fungal species spread over the whole fungal kingdom. We applied the developed phylochips to describe the impact of host trees on ectomycorrhizal communities over the time scale of one year. Furthermore, we monitored the diversity of fungal communities under six different host trees by generating over 180,000 sequences using 454 pyrosequencing approach. Results of both techniques revealed a high influence of the different tree species on soil fungal community composition, richnesse and abundance. Furthermore, host preference was observed for most of the ectomycorrhizal and saprotrophic fungi. However, host preference appeared mainly on species level, but not on family level showing also the ubiquistic character of some of the microorganisms.
Keywords: fungi; phylochip; array technique; 454 pyrosequencing; mycorrhizal community structure; host preference; tree species
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Zahlreiche Umweltfaktoren beeinflussen den Artenreichtum und die zusammensetzung von Pilzgesellschaften in Waldökosystemen. Einer der wichtigsten Faktoren ist die Pflanze, da ein hoher Prozentsatz der pflanzlich produzierten Kohlenstoffe im Boden wiedergefunden wird. Pilzgesellschaften konnten lange Zeit nur unzureichend dokumentiert werden, da Nachweismethoden nur wenige Arten auf einmal bestimmen konnten. Um eine schnellere und eingehende Pilzbestimmung zu ermöglichen, haben wir zwei Generationen von ribosomalen DNA Phylochips entwickelt und getestet. Der zuletzt entwickelte Phylochip kann ca. 10 000 Pilzarten aus allen grösseren taxonomischen Pilzgruppen detektieren. Wir haben mit Hilfe der entwickelten Phylochips die Mykorrhizagesellschaft zweier unterschiedlicher Baumarten beschrieben. Weiterhin haben wir den Einfluss sechs unterschiedlicher Waldbäume auf die Zusammensetzung ihrer Bodenpilzgesellschaften untersucht, indem wir über 180 000 Sequenzen (454 Pyrosequenzierung) analysiert haben. Die meisten der Ektomykorrhizapilze bevorzugen jeweils einen der pflanzlichen Symbiosepartner. Die Pilzgesellschaften unter den sechs ausgewählten Baumarten weisen auf Artenniveau einige spezifische Baum-Pilz Beziehungen auf. Die geringen Unterschiede auf Familenniveau sind auf die grosse Anzahl ubiquistischer Pilzarten zurückzuführen.
Schlagwörter: Pilze; Phylochip; Arraytechnik; 454 Pyrosequenzierung; Artenvielfalt Pilzgesellschaften; Bevorzugung eines pflanzlichen Symbiospartners; Waldbaumarten
