Published January 30, 2023
| Version v1
Publication
Open
Exploring structural and molecular diversity of Ericaceae hair root mycobionts: a comparison between Northern Bohemia and Patagonia
Creators
- 1. Czech Academy of Sciences
- 2. Polytechnic University of Bari
- 3. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 4. National University of Comahue
Description
Abstract Core Ericaceae produce delicate hair roots with inflated rhizodermal cells that host plethora of fungal symbionts. These poorly known mycobionts include various endophytes, parasites, saprobes, and the ericoid mycorrhizal (ErM) fungi (ErMF) that form the ErM symbiosis crucial for the fitness of their hosts. Using microscopy and high-throughput sequencing, we investigated their structural and molecular diversity in 14 different host × site combinations in Northern Bohemia (Central Europe) and Patagonia (South America). While we found typical ericoid mycorrhiza (=intracellular hyphal coils in the rhizodermis) in all combinations, we did not detect ectomycorrhiza (Hartig net) and arbuscular mycorrhiza (arbuscules). Superficial mantles of various thickness formed by non-clamped hyphae were observed in all combinations except Calluna vulgaris from N. Bohemia. Some samples contained frequent intercellular hyphae while others previously unreported intracellular haustoria-like structures linked with intracellular hyphal coils. The 711 detected fungal OTU were dominated by Ascomycota (563) and Basidiomycota (119), followed by four other phyla. Ascomycetes comprised Helotiales (255), Pleosporales (53), Chaetothyriales (42), and other 19 orders, while basidiomycetes Sebacinales (42), Agaricales (28), Auriculariales (7), and other 14 orders. While many dominant OTU from both Hemispheres lacked close relatives in reference databases, many were very similar to identical to unnamed sequences from around the world. On the other hand, several significant ericaceous mycobionts were absent in our dataset, incl. Cairneyella, Gamarada, Kurtia, Lachnum, and Leohumicola. Most of the detected OTU (623) could not be reliably linked to a particular trophic mode and only two (ca. 3% of all reads) could be reliably assigned to the archetypal ErMF Hyaloscypha hepaticicola. Probable ErMF comprised H. variabilis (4 OTU/0.8%) and Oidiodendron maius (1/0.5%), both detected only in N. Bohemia. Possible ErMF comprised sebacinoid fungi (42/14%) and several unnamed members of Hyaloscypha s. str. (14/0.5%). While H. hepaticicola was dominant only in C. vulgaris (1/32%), this model ErM host lacked O. maius and sebacinoid mycobionts. Hyaloscypha hepaticicola was absent in two and very rare (≤10 reads) in six combinations from Patagonia. Nine OTU represented dark septate endophytes from the Phialocephala fortinii s. lat. – Acephala applanata species complex, including the most abundant OTU (16%, the only detected in all combinations). Statistical analyses revealed marked differences between N. Bohemia and Patagonia, but also within Patagonia, due to the unique community detected in a Valdivian temperate rainforest. Ericaceous hair roots host a high diversity of mycobionts with mostly unknown functions and many novel ErMF lineages apparently await discovery. Transhemispheric differences (thousands of km) in composition of their communities can be evenly matched by local differences (scales of km, m, and less).
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تنتج الإريكاسيا الأساسية المجردة جذور شعر حساسة مع خلايا جذرية متضخمة تستضيف عددًا كبيرًا من المتكافلات الفطرية. تشمل هذه الفطريات غير المعروفة جيدًا العديد من النابتات الداخلية والطفيليات والعصعصيات والفطريات الفطرية (ErMF) التي تشكل تكافل ErM الحاسم للياقة مضيفيها. باستخدام المجهر والتسلسل عالي الإنتاجية، قمنا بالتحقيق في تنوعها الهيكلي والجزيئي في 14 مجموعة مختلفة من مواقع المضيف × في شمال بوهيميا (أوروبا الوسطى) وباتاغونيا (أمريكا الجنوبية). بينما وجدنا الفطريات الفطرية النموذجية (= لفائف خثاريةداخل الخلايا في جذمور الجلد) في جميع التوليفات، لم نكتشف الفطريات الخارجية (شبكة هارتيج) والجذريات الفطرية الشجرية (arbuscules). لوحظت عباءات سطحية بسماكات مختلفة تشكلها خيوط غير مثبتة في جميع التركيبات باستثناء Calluna vulgaris من N. Bohemia. احتوت بعض العينات على خيوط متكررة بين الخلايا بينما احتوت عينات أخرى على هياكل شبيهة بالهاوستوريا داخل الخلايا لم يتم الإبلاغ عنها سابقًا مرتبطة بملفات خثارية داخل الخلايا. سيطرت أسكوميكوتا (563) و باسيديوميكوتا (119) على وحدة OTU الفطرية المكتشفة 711، تليها أربع شعب أخرى. تألفت الفطور الأسكوميتية من Helotiales (255)، و Pleosporales (53)، و Chaetothyriales (42)، و 19 رتبة أخرى، في حين أن Basidiomycetes Sebacinales (42)، و Agaricales (28)، و Auricularis (7)، و 14 رتبة أخرى. في حين أن العديد من الوحدات الطرفية المهيمنة من كلا نصفي الكرة الأرضية تفتقر إلى الأقارب المقربين في قواعد البيانات المرجعية، فإن العديد منها كان مشابهًا جدًا للتسلسلات غير المسماة من جميع أنحاء العالم. من ناحية أخرى، كانت العديد من الفطريات المحيطية المهمة غائبة في مجموعة البيانات الخاصة بنا، بما في ذلك. Cairneyella، Gamarada، Kurtia، Lachnum، و Leohumicola. لا يمكن ربط معظم OTU المكتشفة (623) بشكل موثوق بنمط غذائي معين ويمكن تعيين اثنين فقط (حوالي 3 ٪ من جميع القراءات) بشكل موثوق إلى ErMF Hyaloscypha hepaticicola. يتكون ErMF المحتمل من H. varabilis (4 OTU/0.8 ٪) و Oidiodendron maius (1/0.5٪)، وكلاهما تم اكتشافهما فقط في N. Bohemia. يتكون ErMF المحتمل من الفطريات الدهنية (42/14 ٪) والعديد من الأعضاء غير المسماة من Hyaloscypha s. str. (14/0.5٪). في حين أن H. hepaticicola كان سائدًا فقط في C. vulgaris (1/32 ٪)، فإن مضيف ErM هذا كان يفتقر إلى O. maius و mycobionts sebacinoid. كانت هيالوسيفا هيباتيكولا غائبة في اثنين ونادرة جدا (≤10 قراءة) في ست مجموعات من باتاغونيا. تسعة OTU تمثل النابتات الداخلية الحاجزة الداكنة من Phialocephala fortinii s. lat. – مجمع أنواع Acephala applanata، بما في ذلك OTU الأكثر وفرة (16 ٪، الوحيد المكتشف في جميع المجموعات). كشفت التحليلات الإحصائية عن اختلافات ملحوظة بين ن. بوهيميا وباتاغونيا، ولكن أيضًا داخل باتاغونيا، بسبب المجتمع الفريد الذي تم اكتشافه في الغابات المطيرة المعتدلة في فالديفيان. تستضيف جذور الشعر الإريكية تنوعًا كبيرًا من الميكوبيونات ذات الوظائف غير المعروفة في الغالب ويبدو أن العديد من سلالات ErMF الجديدة تنتظر الاكتشاف. يمكن مطابقة الاختلافات عبر نصف الكرة الأرضية (آلاف الكيلومترات) في تكوين مجتمعاتهم بالتساوي بالاختلافات المحلية (مقاييس الكيلومترات والمتر وأقل).Translated Description (French)
Les Ericacées à noyau abstrait produisent des racines capillaires délicates avec des cellules rhizodermiques gonflées qui hébergent une pléthore de symbiotes fongiques. Ces mycobiontes mal connus comprennent divers endophytes, parasites, saprobes et les champignons éricoïdes mycorhiziens (ErM) (ErMF) qui forment la symbiose ErM cruciale pour la forme physique de leurs hôtes. En utilisant la microscopie et le séquençage à haut débit, nous avons étudié leur diversité structurelle et moléculaire dans 14 combinaisons différentes d'hôtes et de sites en Bohême du Nord (Europe centrale) et en Patagonie (Amérique du Sud). Bien que nous ayons trouvé des mycorhizes éricoïdes typiques (= des spires d'hyphes intracellulaires dans le rhizoderme) dans toutes les combinaisons, nous n'avons pas détecté d'ectomycorhizes (Hartig net) et de mycorhizes arbusculaires (arbuscules). Des manteaux superficiels de différentes épaisseurs formés par des hyphes non serrés ont été observés dans toutes les combinaisons, à l'exception de Calluna vulgaris de N. Bohemia. Certains échantillons contenaient des hyphes intercellulaires fréquents tandis que d'autres contenaient des structures ressemblant à des haustoriums intracellulaires non rapportées auparavant et liées à des spirales d'hyphes intracellulaires. Les 711 OTU fongiques détectés étaient dominés par Ascomycota (563) et Basidiomycota (119), suivis de quatre autres phylums. Les ascomycètes comprenaient Helotiales (255), Pleosporales (53), Chaetothyriales (42) et 19 autres ordres, tandis que les basidiomycètes Sebacinales (42), Agaricales (28), Auriculariales (7) et 14 autres ordres. Alors que de nombreuses OTU dominantes des deux hémisphères manquaient de parents proches dans les bases de données de référence, beaucoup étaient très similaires à des séquences identiques à des séquences sans nom du monde entier. D'autre part, plusieurs mycobiontes éricacés significatifs étaient absents de notre ensemble de données, y compris Cairneyella, Gamarada, Kurtia, Lachnum et Leohumicola. La plupart des OTU détectés (623) ne pouvaient pas être liés de manière fiable à un mode trophique particulier et seulement deux (environ 3 % de toutes les lectures) pouvaient être attribués de manière fiable à l'archétype ErMF Hyaloscypha hepaticicola. L'ErMF probable comprenait H. variabilis (4 OTU/0,8%) et Oidiodendron maius (1/0,5%), tous deux détectés uniquement en Bohême du Nord. Les ErMF possibles comprenaient des champignons sébacinoïdes (42/14 %) et plusieurs membres non nommés de Hyaloscypha s. str. Alors que H. hepaticicola n'était dominant que chez C. vulgaris (1/32%), cet hôte modèle ErM manquait d'O. maius et de mycobiontes sébacinoïdes. Hyaloscypha hepaticicola était absent chez deux et très rare (≤10 lectures) chez six associations de Patagonia. Neuf OTU représentaient des endophytes septés sombres du Phialocephala fortinii s. lat. – Complexe d'espèces Acephala applanata, y compris l'OTU la plus abondante (16%, la seule détectée dans toutes les combinaisons). Les analyses statistiques ont révélé des différences marquées entre N. Bohemia et Patagonia, mais aussi au sein de la Patagonie, en raison de la communauté unique détectée dans une forêt pluviale tempérée valdivienne. Les racines des cheveux éricacés hébergent une grande diversité de mycobiontes dont les fonctions sont pour la plupart inconnues et de nombreuses nouvelles lignées ErMF attendent apparemment d'être découvertes. Les différences transhémisphériques (milliers de km) dans la composition de leurs communautés peuvent être égalisées par des différences locales (échelles de km, m et moins).Translated Description (Spanish)
Las Ericáceas de Núcleo Abstracto producen raíces capilares delicadas con células rizodérmicas infladas que albergan una gran cantidad de simbiontes fúngicos. Estos micobiontes poco conocidos incluyen varios endófitos, parásitos, saprobios y los hongos micorrícicos ericoides (ErM) (ErMF) que forman la simbiosis ErM crucial para la aptitud de sus huéspedes. Usando microscopía y secuenciación de alto rendimiento, investigamos su diversidad estructural y molecular en 14 combinaciones diferentes de huésped × sitio en el norte de Bohemia (Europa Central) y Patagonia (América del Sur). Si bien encontramos micorrizas ericoides típicas (= espirales hifales intracelulares en la rizodermis) en todas las combinaciones, no detectamos ectomicorrizas (Hartig net) y micorrizas arbusculares (arbuscules). Se observaron mantos superficiales de varios espesores formados por hifas no pinzadas en todas las combinaciones excepto Calluna vulgaris de N. Bohemia. Algunas muestras contenían hifas intercelulares frecuentes, mientras que otras estructuras intracelulares similares a las haustorias no informadas previamente vinculadas con espirales hifales intracelulares. Las 711 UTO fúngicas detectadas estuvieron dominadas por Ascomycota (563) y Basidiomycota (119), seguidas de otros cuatro filos. Los ascomicetos comprendían Helotiales (255), Pleosporales (53), Chaetothyriales (42) y otros 19 órdenes, mientras que los basidiomicetos Sebacinales (42), Agaricales (28), Auriculariales (7) y otros 14 órdenes. Si bien muchas OTU dominantes de ambos hemisferios carecían de parientes cercanos en las bases de datos de referencia, muchas eran muy similares a secuencias idénticas sin nombre de todo el mundo. Por otro lado, varios micobiontes ericáceos significativos estaban ausentes en nuestro conjunto de datos, incl. Cairneyella, Gamarada, Kurtia, Lachnum y Leohumicola. La mayoría de las OTU detectadas (623) no pudieron vincularse de manera confiable a un modo trófico particular y solo dos (aproximadamente el 3% de todas las lecturas) pudieron asignarse de manera confiable al arquetipo ErMF Hyaloscypha hepaticicola. El ErMF probable comprendía H. variabilis (4 OTU/0,8%) y Oidiodendron maius (1/0,5%), ambos detectados solo en N. Bohemia. El posible ErMF comprendía hongos sebacinoides (42/14%) y varios miembros sin nombre de Hyaloscypha s. str. (14/0,5%). Mientras que H. hepaticicola fue dominante solo en C. vulgaris (1/32%), este huésped modelo ErM carecía de micobiontes O. maius y sebacinoides. Hyaloscypha hepaticicola estuvo ausente en dos y muy rara (≤10 lecturas) en seis combinaciones de la Patagonia. Nueve OTU representaban endófitos septados oscuros de Phialocephala fortinii s. lat. – Complejo de especies de Acephala applanata, incluyendo la OTU más abundante (16%, la única detectada en todas las combinaciones). Los análisis estadísticos revelaron marcadas diferencias entre N. Bohemia y Patagonia, pero también dentro de la Patagonia, debido a la comunidad única detectada en una selva templada valdiviana. Las raíces de pelo ericáceo albergan una gran diversidad de micobiontes con funciones en su mayoría desconocidas y muchos linajes novedosos de ErMF aparentemente esperan ser descubiertos. Las diferencias transhemisféricas (miles de km) en la composición de sus comunidades pueden ser igualadas por las diferencias locales (escalas de km, m y menos).Files
latest.pdf.pdf
Files
(4.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:227863c3af8ad80f38d38b57a3b5f187
|
4.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- استكشاف التنوع الهيكلي والجزيئي لجذور الشعر الإريكاسي الفطريات: مقارنة بين بوهيميا الشمالية وباتاغونيا
- Translated title (French)
- Exploration de la diversité structurelle et moléculaire des mycobiontes de la racine des cheveux des Ericaceae : une comparaison entre la Bohême du Nord et la Patagonie
- Translated title (Spanish)
- Explorando la diversidad estructural y molecular de los micobiontes de la raíz capilar de Ericaceae: una comparación entre el norte de Bohemia y la Patagonia
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4318540764
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-2521910/v1
References
- https://openalex.org/W1483247593
- https://openalex.org/W1548631154
- https://openalex.org/W1598850683
- https://openalex.org/W1966807458
- https://openalex.org/W1969175695
- https://openalex.org/W1969731201
- https://openalex.org/W1970376781
- https://openalex.org/W1977236715
- https://openalex.org/W1985003242
- https://openalex.org/W1985521532
- https://openalex.org/W1988480108
- https://openalex.org/W1997438905
- https://openalex.org/W1998785944
- https://openalex.org/W1999420310
- https://openalex.org/W2000794959
- https://openalex.org/W2007793953
- https://openalex.org/W2009123531
- https://openalex.org/W2012994310
- https://openalex.org/W2016790341
- https://openalex.org/W2018131180
- https://openalex.org/W2018784531
- https://openalex.org/W2021410865
- https://openalex.org/W2023192116
- https://openalex.org/W2026880578
- https://openalex.org/W2031873115
- https://openalex.org/W2040791063
- https://openalex.org/W2043776526
- https://openalex.org/W2045936060
- https://openalex.org/W2054655865
- https://openalex.org/W2055354631
- https://openalex.org/W2056072739
- https://openalex.org/W2058237807
- https://openalex.org/W2061177996
- https://openalex.org/W2063850233
- https://openalex.org/W2065227312
- https://openalex.org/W2071029979
- https://openalex.org/W2074218344
- https://openalex.org/W2075874452
- https://openalex.org/W2077653033
- https://openalex.org/W2078358674
- https://openalex.org/W2083987120
- https://openalex.org/W2084231610
- https://openalex.org/W2088833470
- https://openalex.org/W2090249004
- https://openalex.org/W2090273971
- https://openalex.org/W2102215811
- https://openalex.org/W2106796865
- https://openalex.org/W2106882534
- https://openalex.org/W2108718991
- https://openalex.org/W2110096453
- https://openalex.org/W2120644786
- https://openalex.org/W2130158451
- https://openalex.org/W2130889389
- https://openalex.org/W2136182178
- https://openalex.org/W2144576660
- https://openalex.org/W2147894055
- https://openalex.org/W2149821138
- https://openalex.org/W2168628882
- https://openalex.org/W2171538240
- https://openalex.org/W2180563946
- https://openalex.org/W2338388393
- https://openalex.org/W245464667
- https://openalex.org/W2461188724
- https://openalex.org/W2470587877
- https://openalex.org/W2473240702
- https://openalex.org/W2495347127
- https://openalex.org/W2539112031
- https://openalex.org/W2573372481
- https://openalex.org/W2595398680
- https://openalex.org/W2621078862
- https://openalex.org/W2621159655
- https://openalex.org/W2747590876
- https://openalex.org/W2761232830
- https://openalex.org/W2783831739
- https://openalex.org/W2801571686
- https://openalex.org/W2802706357
- https://openalex.org/W2895847612
- https://openalex.org/W2967190786
- https://openalex.org/W3011698234
- https://openalex.org/W3081766462
- https://openalex.org/W3091876455
- https://openalex.org/W3100444935
- https://openalex.org/W3123063010
- https://openalex.org/W3182928879
- https://openalex.org/W3206072442
- https://openalex.org/W4200434591
- https://openalex.org/W4205246854
- https://openalex.org/W4234513552
- https://openalex.org/W4239632189
- https://openalex.org/W4242729757
- https://openalex.org/W4318168881