dc.contributor.author
Aguilar Trigueros, Carlos Alejandro
dc.date.accessioned
2018-06-07T16:25:13Z
dc.date.available
2015-06-23T07:18:29.521Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/2514
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-6715
dc.description
Table of Contents Foreword iii Acknowledgments iv List of Tables vi List of
Figures vii Chapter One: Introduction 1 Chapter Two: Soil texture and root
infecting ascomycete fungi interactively affect plant community structure 7
Chapter Three: Ecological understanding of root-infecting fungi using trait-
based approaches 26 Chapter Four: Branching out: towards a trait-based
understanding of fungal ecology 42 Chapter Five: Discussion 68 Summary 74
Zusammenfassung 76 Contribution to publications 79 Appendix 80
dc.description.abstract
The aim of the present thesis was to increase our understanding of the
community assembly of Root Infecting Fungi (RIF) and its effect on plant
community and ecosystem dynamics. It specifically targets non-mycorrhizal RIF
belonging to the phyla Asco- and Basdiomycota, which represent the largest
diversity of soil fungal interactans, but have received less attention
compared to mycorrhizal associates. Two approaches were used in addressing
this aim. First, a phenomenological approach was used by experimentally
manipulating the presence of RIF and quantify its effect on plant community
structure. This work was based on the isolation of RIF from a natural
grassland in north eastern Germany which were further screened to determine
the type of interaction. Three isolates related to Fusarium species
(Ascomycota) were selected to conduct a greenhouse microcosm experiment
(Chapter 2). This experiment had the objective to test whether plant species,
which co-occur in the same natural grassland where the fungi were isolated,
respond in species specific manner to each fungal isolate and whether the
fungi alter the plant response to changes in soil abiotic characteristics. To
achieve this objective, the identity of the fungal isolate together with soil
texture were manipulated in a fully factorial fashion in experimental plant
community microcosms. It was observed that each plant species responded
differently to infection, resulting in distinct patterns of plant community
structure depending on the fungus present. Each fungus provided benefits to
some host species while negatively affecting others. The host responses to
infection were strongly dependent on soil texture: positive responses
conferred to a host at one texture level were absent in the other level.
Further, host responses to the higher fungal diversity treatment (mixture
inoculation of 3 fungi) were also dependent on soil texture. Based on this
results, it can be concluded that non-mycorrhizal RIF can exert significant
effects on plant community structure as well as greatly modify the way soil
abiotic factors shape plant community dynamics. Second a trait-based approach
was developed to understand the mechanisms behind community assembly process
and ecosystem functioning. It is proposed that a shift to a multidimensional
trait-based approach to disentangle the saprotrophic-symbiotic continuum will
provide a better framework to understand fungal evolutionary ecology (in
contrast to current classification schemes). Trait information reflecting the
separation of root infecting fungi from free living soil relatives will help
to understand the evolutionary process of symbiosis, the role that species
interactions play in maintaining their large diversity in soil and in planta,
and their contributions at the ecosystem level. Methodological advances in
several areas such as microscopy, plant immunology and metatranscriptomics
represent emerging opportunities to gather trait data pertinent to this
continuum. In chapter four, it is further stressed the necessity of fungal
trait frameworks by arguing that the current underrepresentation of trait
based studies in mycology is a missed opportunity. Selection and systematic
collection of trait data throughout the fungal kingdom will reap major
benefits in ecological and evolutionary understanding of fungi. To develop the
argument, plant trait examples were used to show the power of trait-based
approaches in understanding ecological phenomena such as identifying species
allocation resources patterns, inferring community assembly and understanding
diversity-ecosystem functioning relationships. To expand on this point, a case
study is presented to showcase how fungal spore trait data can be used to
infer life history trade-offs and to test the role of habitat filtering during
fungal community assembly. Second, ecologically relevant traits in fungi are
presented which could be used to answer such ecological phenomena and can be
measured on a large proportion of the fungal kingdom. Third, major challenges
and opportunities are identified for widespread, coordinated collection and
sharing of fungal trait data. The proposed view has the potential to allow
mycologists to contribute considerably more influential studies in the area of
fungal ecology and evolution, as has been demonstrated by comparable earlier
efforts by plant ecologists. This represent a change of paradigm, from
community profiling efforts through massive sequencing tools, to a more
mechanistic understanding of fungal ecology.
de
dc.description.abstract
Das Ziel dieser Arbeit war es, unser Verständnis zur Zusammensetzung von
Lebensgemeinschaften wurzel-infizierender Pilze (RIF (root infecting fungi))
und deren Auswirkung auf Planzenlebensgemeinschaften und Ökosystemdynamiken zu
verbessern. Im Speziellen geht es um die Untersuchung von „Nicht-Mykorrhiza“
Pilzen, welche zu den Phyla Asco- und Basidiomyceten gehören und den größten
Anteil an bodenpilzlichen Interaktionspartnern stellen, obwohl sie weit
weniger Aufmerksamkeit erhalten als Mykorrhizapilze. Um dieses Ziel zu
erreichen, wurden zwei Ansätze verwendet. Zuerst wurde ein phänomenologischer
Ansatz angewandt, bei dem die Präsenz von RIF experimentell modifiziert und
deren Effekt auf die Struktur der Pflanzenlebensgemeinschaft quantifiziert
wurde. Dieses Experiment basierte auf RIF-Isolaten aus einem natürlichen
Grasland in Nordost Deutschland, welche weiterführend untersucht wurden um den
Interaktionstyp zu bestimmen. Drei Isolate (nahe verwandt mit der Gattung
Fusarium (Ascomycota)) wurden ausgewählt um ein Mikrokosmos-Experiment im
Gewächshaus durchzuführen (Kapitel 2). Das Ziel dieses Experimentes war es
herauszufinden ob Pflanzenarten, welche im gleichen Grasland auftreten in
welchem die Pilze isoliert wurden, in artspezifischer Weise auf die jeweiligen
Pilzisolate reagieren und ob diese Pilze die Reaktionen der Pflanzen auf
abiotische Bodenparameter verändern. Um das zu erreichen wurde die Identität
der Pilzisolate zusammen mit der Bodentextur voll-faktoriell in
experimentellen Pflanzenlebensgemeinschafts-Mikrokosmen manipuliert. Es wurde
beobachtet, dass jede Pflanzenart unterschiedlich auf die Pilzinfektion
reagierte, was abhängig vom zugegebenen Pilzisolat zu individuellen Mustern in
der Struktur der Pflanzenlebensgemeinschaft führte. Jedes Pilzisolat
beeinflusste gleichzeitig bestimmte Wirtspflanzen positiv und andere Arten
negativ. Die Reaktion der Wirtspflanzen auf Pilzinfektionen war stark abhängig
von der Bodentextur: Positive Effekte auf eine Wirtspflanze bei einer
bestimmten Bodentextur waren nicht ersichtlich bei einem anderen Texturlevel.
Die Reaktion der Wirtspflanzen auf die Behandlung mit höherer Pilzdiversitat
(Inokulation von 3 Pilzisolaten) war ebenfalls abhängig von der Bodentextur.
Basierend auf diesen Ergebnissen kann geschlussfolgert werden, dass Nicht-
Mykorrhiza RIF einen signifikanten Effekt auf die Pflanzenlebensgemeinschaft
ausüben und gleichzeitig den Einfluss von abiotischen Faktoren auf die Dynamik
der Lebensgemeinschaft beeinflussen. Der zweite Ansatz, basierend auf
Eigenschaften („traits“), wurde entwickelt um die Mechanismen, welche hinter
den Prozessen zur Zusammensetzung von Lebensgemeinschaften sowie
Ökosystemfunktionen stehen, zu verstehen. Eine Verschiebung hin zu
multidimensionalen auf Eigenschaften basierenden Ansätzen, welche das
Kontinuum Saprotroph-Symbiotisch auflösen sollen, wurde im Gegensatz zu
jetzigen Klassifikationssystemen als geeigneterer Rahmen für das Verständnis
der evolutionären Ökologie von Pilzen vorgeschlagen. Kenntnisse über
Eigenschaften, welche den Unterschied von wurzel-infizierenden Pilzen zu ihren
im Boden lebenden Verwandten widerspiegeln, werden zum Verständnis des
Evolutionsprozesses der Symbiose, der Rolle von interspezifischen
Interaktionen bei der Erhaltung der großen Diversität im Boden und in planta
und deren Mitwirken auf dem Ökosystemlevel beitragen. Methodologische
Fortschritte auf unterschiedlichen Gebieten wie Mikroskopie,
Pflanzenimmunologie und Metatranscriptomics stellen neue Möglichkeiten dar um
Daten zu Eigenschaften passend zu diesem Kontinuum aufzunehmen. In Kapitel
vier wird die Notwendigkeit des Einbeziehens von Pilzeigenschaften aufgezeigt,
mit dem Argument dass die momentane Unterrepräsentation von Eigenschaften-
basierenden Studien in der Mykologie eine verpasste Möglichkeit darstellt. Die
Auswahl und systematische Aufnahme von Daten zu Eigenschaften quer durch das
Reich der Pilze wird großen Nutzen für das ökologische und evolutive
Verständnis von Pilzen bringen. Zur Untermauerung dieser Argumentation wurden
Beispiele von Pflanzeneigenschaften herangezogen, welche die Stärke von
Eigenschaften-basierenden Ansätzen für das Verständnis ökologischer Phänomene
aufzeigen. Dies sind beispielsweise die Identifikation von Mustern
artspezifischer Ressourcenallokation, Rückschlüsse auf die Zusammensetzung von
Lebensgemeinschaften oder das Verständnis von Zusammenhängen zwischen
Diversität und Ökosystemfunktionen. Um diesen Punkt weiter auszuführen wurde
als erstes eine Fallstudie präsentiert, welche aufzeigt wie Daten zu
Pilzsporen genutzt werden können um Rückschlüsse zu „trade-offs“ im
Lebenszyklus zu ziehen und die Rolle des Habitatfilters während der Ausbildung
von Lebensgemeinschaften zu testen. Zweitens wurden ökologisch relevante
Eigenschaften in Pilzen präsentiert, welche an großen Teilen des Pilzreiches
gemessen werden und zur Untersuchung solch ökologischer Phänomene genutzt
werden könnten. Als drittes wurden die Hauptherausforderungen und
–möglichkeiten für eine ausgedehnte und koordinierte Erfassung und Nutzung von
Daten zu Pilzeigenschaften identifiziert. Die vorgeschlagene Sichtweise hat
das Potential Mykologen zu befähigen, deutlich mehr einflussreiche Studien im
Feld der Pilzökologie und –evolution beizutragen, so wie es durch frühere
vergleichbare Bemühungen der Pflanzenökologen aufgezeigt wurde. Dies stellt
einen Paradigmenwechsel dar von Bemühungen zur Darstellung der
Lebensgemeinschaft über „massive sequencing“ Methoden hin zu einem stärker
mechanistischen Verständnis von Pilzökologie.
de
dc.format.extent
VIII, 83 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
community ecology
dc.subject
trait based ecology
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::577 Ökologie
dc.title
Understanding the ecological role of root infecting fungi through
phenomenological and trait based approches
dc.contributor.contact
calgit@gmail.com
dc.contributor.firstReferee
Matthias C. Rillig
dc.contributor.furtherReferee
Jana Petermann
dc.date.accepted
2015-05-11
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000099543-1
dc.title.translated
Die Verwendung von Phänomenologischen und trait basierten Ansätzen um die
Funktion von wurzelbesiedelnden Pilzen zu verstehen
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000099543
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000017250
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access