Saprotrophic fungi Hypholoma fasciculare effect on the fungal community associated to Castanea sativa

Abstract

The European chestnut (Castanea sativa) is a plant species with eminent importance, due to the high gastronomic value attributed to its fruit, as well as for being a high quality wood source. Associated to the chestnut orchards soils of the region of Trás-os-Montes (Bragança, Portugal) is commonly found the saprotrophic fungi, Hypholoma fasciculare. Some preliminary studies have suggested that the presence of this fungus in the soil can damage chestnut trees and reshape the soil microbial community, due to the strong antagonist activity that H. fasciculare displays against soil-borne fungi from orchard. In order to acknowledge the effect of H. fasciculare in soil fungal community, a metabarcoding project was performed by pyrosequencing the ITS1 barcodes of DNA obtained from different soil samples. Chestnut orchard soil was collected and used for chestnut plant growing. Two months after transplantation, plants were inoculated with H. fasciculare, being harvested after six-months or one-year upon inoculation. As controls, noninoculated plants were used. In order to study the effect of the well-established fungal community on H. fasciculare constraints, sterile orchard soils were use in a parallel assay. In this study, 458 OTUs (operational taxonomic units) were identified comprising 78,029 reads. The richest phylum was the Ascomycota (58.9%), followed by the Basidiomycota (38.9%). However, the Basidiomycota was the most abundant phylum (57.4%), followed by the Ascomycota (40.9%). In order to evaluate the habitat quality, alpha and beta diversity were evaluated, which allowed to determine the richness in species within each soil sample and the species turnover between conditions, respectively. Sterile soil samples were less rich and diverse than non-sterile soil samples, but non-sterile soil samples were more homogeneous among them. The variation of functional groups of the most well-represented OTUs was also analyzed, being the parasites the most rich and abundant, followed by saprotrophic and mycorrhizal functional groups. Correlations between functional groups were also computed and the most positive correlation was found between saprotrophs and parasites. At the end, a clear effect of H. fasciculare was not detected, although specific microbial interactions could have taken place. The use of sterile soils allowed the recognition of a buffering-like effect, in which microbial community is not so easily affected in its equilibrium, neither by the fungal inoculation nor by the chestnut growing. This effect could be of major importance from the agronomic point of view.

O castanheiro europeu (Castanea sativa) é uma espécie com notória importância, devido ao elevado valor gastronómico atribuído ao seu fruto, bem como pela elevada qualidade da sua madeira. Associados aos soutos da região de Trás-os-Montes (Bragança, Portugal) encontra-se frequentemente o macrofungo saprófita Hypholoma fasciculare. Alguns estudos preliminares sugeriram que a presença deste fungo no solo poderia causar sérios danos aos castanheiros e remodelar a comunidade microbiana do solo, devido à elevada atividade antagonista que apresenta contra fungos presentes nos solos dos soutos. De modo a reconhecer o efeito de H. fasciculare na comunidade fúngica do solo foi efetuado um projeto de metabarcoding, no qual foram pirosequenciados ITS1 barcodes a partir de DNA obtido de diferentes amostras de solos. O solo de soutos transmontanos foi colhido e utilizado para o crescimento de castanheiro. Dois meses após a transplantação, as plantas foram inoculadas com H. fasciculare, sendo colhidas seis meses e um ano após inoculação. As plantas não inoculadas foram utilizadas como controlos. A fim de estudar o efeito da comunidade fúngica bem estabelecida na capacidade deletéria de H. fasciculare, os solos estéreis foram utilizados num ensaio paralelo. Neste estudo, 458 OTUs (unidades taxonómicas operacionais) foram identificadas compreendendo 78,029 sequências identificadas. Ascomycota foi o filo mais rico (58.9%), seguido por Basidiomycota (38.9%). Contudo, o filo Basidiomycota foi o mais abundante (57.4%) seguido pelo Ascomycota (40.9%). De forma a avaliar a qualidade do habitat, diversidades alfa e beta foram consideradas, contribuindo para a determinação da riqueza de espécies em cada amostra de solo e a variação de espécies entre as condições, respetivamente. As amostras de solo estéril apresentaram ser menos ricas e diversas que as amostras de solo não estéril, além de que amostras de solo não estéril apresentaram ser mais homogéneas entre si. A variação dos grupos funcionais das espécies mais representadas foi analizada, sendo as espécies parasíticas as mais ricas e abundantes, seguida pelos saprófitas e micorrízicos. As correlações entre os grupos funcionais foram igualmente calculadas e a correlação mais positiva foi encontrada entre os saprófitas e parasitas. No geral, não foi evidenciado um claro efeito de H. fasciculare, sobre a restante comunidade microbiana do solo, apesar de específicas interações pussam ter ocorrido. O uso de solos estéreis permitiu o reconhecimento de um efeito semelhante ao efeito tampão, em que a comunidade microbiana não é facilmente afetada no seu equilibrio, nem pela inoculação do fungo nem pela presença do crescimento do castanheiro. Este efeito pode ter importância de um ponto de vista agronómico.