Видовая структура микобиомов корней самосева и сеянцев сосны обыкновенной и ели европейской

В статье изложены результаты молекулярно-генетической идентификации видового состава микобиомов корневых систем 1–2-летних растений сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и ели европейской (Picea abies (L.) Karst.), произрастающих в лесных питомниках и естественных насаждениях. Установлены показатели биоразнообразия (обилие видов, индекс доминирования, индекс разнообразия Шеннона) и приведена сравнительная характеристика исследованных микобиомов.

Выявлено, что основные видовые комплексы микориз ювенильных растений сосны и ели образованы сходными грибными видами, относящимися к родам Wilcoxina, Phialocephala, Helotiaceae и др. При этом для самосева характерна и моновидовая микориза, представленная базидиомицетами родов Russula, Rhizopogon, Laccaria. Наибольшие значения показателей видового разнообразия грибных сообществ отмечались для самосева как ели европейской (H_max = 2,6), так и сосны обыкновенной (H_max = 2,5). Ведущим фактором, определяющим видовую структуру микобиомов в естественных условиях и в питомниках, являлись локальные почвенно-биотические условия.

1. The emergence of new aggressive leaf rust races with the potential to supplant the resistance of wheat cultivars / R. I. Omara [et al.] // Biology (Basel). – 2021. – Vol. 10, N 9. – Art. 925. https://doi.org/10.3390/biology10090925

2. Comparative analysis of secondary metabolites in Diplodia corticola strains with different virulence degrees associated with canker and dieback of Quercus spp. / M. M. Salvatore [et al.] // Molecules. – 2023. – Vol. 28, N 17. – Art. 6302. https://doi.org/10.3390/molecules28176302

3. Kamienski, F. Les organs végétatifs du Monotropa hypopitys L. / F. Kamienski // Mémoires de la Sociéte national des Sciences Naturelles et Mathématiques de Cherbourg. – 1882. – Vol. 26. – Р. 1–40.

4. Frank, A. B. Über die auf Wurzelsymbiose beruhende Ernährung gewisser Bäume durch unterirdische Pilze / A. B. Frank // Ber. Dtsch. Bot. Ges. – 1885. – Bd. 3. – S. 128–145.

5. Three new species of arbuscular mycorrhizal fungi (Glomeromycota) and Acaulospora gedanensis revised / P. Niezgoda [et al.]. // Front. Microbiol. (Sec. Microbial Symbioses). – 2024. – Vol. 15. – Art. 1320014. https://doi.org/10.3389/fmicb.2024.1320014

6. Henrion, B. Typing truffle species by PCR amplification of the ribosomal DNA spacers / B. Henrion, G. Chevalier, F. Martin // Mycol. Res. – 1994. – Vol. 98. – Р. 37–43. https://doi.org/10.1016/s0953-7562(09)80333-x

7. Молекулярно-генетическая диагностика микоризообразующей микрофлоры сосны и ели в лесных питомниках и культурах / С. В. Пантелеев [и др.] // Генетика и биотехнология XXI века: проблемы, достижения, перспективы: материалы V Междунар. науч. конф., посвящ. 135-летию со дня рождения Н. И. Вавилова, Минск, 21–25 нояб. 2022 г. / Ин-т генетики и цитологии НАН Беларуси. – Минск, 2022. – C. 66.

8. Seb, J. Role of ectomycorrhiza in forest ecosystems: a review / J. Seb, T. Ajungla // Int. J. Adv. Res. – 2018. – Vol. 6, N 8. – P. 866–873. https://doi.org/10.21474/ijar01/7588

9. Тaylor, A. F. S. The ectomycorrhizal symbiosis: life in the real world / A. F. S. Taylor, I. J. Alexander // Mycologist. – 2005. – Vol. 19, N 3. – P. 102–112. https://doi.org/10.1017/s0269915x05003034

10. Hintikka, V. On the macromycete flora in oligotrophic pine forests of different ages in South Finland / V. Hintikka // Acta Bot. Fenn. – 1988. – Vol. 136. – Р. 89–94.

11. Continuity of ectomycorrhizal fungi in self-regenerating boreal Pinus sylvestris forests studied by comparing mycobiont diversity on seedlings and mature trees / L. Jonsson [et al.] // New Phytol. – 1999. – Vol. 142, N 1. – Р. 151–162. https://doi.org/10.1046/j.1469-8137.1999.00383.x

12. Abundance, diversity, and vitality of mycorrhizae of Scots pine (Pinus sylvestris L.) in lignite recultivation sites / B. Münzenberger [et al.] // Mycorrhiza. – 2004. – Vol. 14. – Р. 193–202. https://doi.org/10.1007/s00572-003-0257-2

13. Shifts in taxonomical and functional structure of ectomycorrhizal fungal community of Scots pine (Pinus sylvestris L.) underpinned by partner tree ageing / M. Rudawska [et al.] // Pedobiologia. – 2018. – Vol. 71. – Р. 20–30. https://doi.org/10.1016/j.pedobi.2018.08.003

14. Smith, S. E. Mycorrhizal symbiosis / S. E. Smith, D. J. Read. – 3rd ed. ‒ New York: Academic Press, 2008. – 787 p.

15. Read, D. J. The structure and function of the vegetative mycelium of mycorrhizal roots / D. J. Read // The ecology and physiology of the fungal mycelium: Symposium of the British Mycological Society Held at Bath University, April 11–15, 1983 / ed.: D. H. Jennings, A. D. M. Rayner. – Cambridge, 1984. – P. 215–240.

16. Benito, B. Unravelling potassium nutrition in ectomycorrhizal associations / B. Benito, M. Gonzalez-Guerrero // New Phytol. – 2014. – Vol. 201, N 3. – Р. 707–709. https://doi.org/10.1111/nph.12659

17. Siddiqui, Z. A. Mycorrhizae: Sustainable agriculture and forestry / Z. A. Siddiqui, M. S. Akhtar, K. Futai. – Dordrecht: Springer, 2008. – 359 р. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-8770-7

18. Bruns, T. D. Host specificity in ectomycorrhizal communities: what do exceptions tell us / T. D. Bruns, M. I. Bidartondo, D. L. Taylor // Integ. Comp. Biol. – 2002. – Vol. 42, N 2. – P. 352–359. https://doi.org/10.1093/icb/42.2.352

19. Landis, T. D. Inoculate with mycorrhizae, rebuild your soil, and help stop global warming / T. D. Landis, M. A. Amaranthus // Forest Nursery Notes. – 2009. – Vol. 29, N 1. – Р. 13–16.

20. Application of network theory to potential mycorrhizal networks / D. Southworth [et al.] // Mycorrhiza. – 2005. – Vol. 15, N 8. – P. 589–595. https://doi.org/10.1007/s00572-005-0368-z

21. Mukerji, K. G. Mycorrhizae in the integrated pest and disease management / K. G. Mukerji, A. Ciancio // General concepts in integrated pest and disease management / ed.: A. Ciancio, K. G. Mukerji. – Dordrecht, 2007. – Р. 245–266. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6061-8_10

22. Bruns, T. D. Thoughts on the processes that maintain local species diversity of ectomycorrhizal fungi / T. D. Bruns // Тhe significance and regulation of soil biodiversity: Proceedings of the International Symposium on Soil Biodiversity, held at Michigan State University, East Lansing, May 3–6, 1993 / ed.: H. P. Collins, G. P. Robertson, M. J. Klug. – Dordrecht, 1995. – P. 63–73. https://doi.org/10.1007/978-94-011-0479-1_5

23. Rudawska, M. Ectomycorrhizal fungal assemblages of nursery grown scots pine are influenced by age of the seedlings / M. Rudawska, T. Leski // Forests. ‒ 2021. – Vol. 12, N 2. – Art. 134. https://doi.org/10.3390/f12020134

24. Падутов, В. Е. Метагеномный анализ грибных фитопатогенов посадочного материала берез / В. Е. Падутов // Наука и инновации. – 2022. – № 3. – С. 66–70. https://doi.org/10.29235/1818-9857-2022-3-66-70

25. Падутов, В. Е. Методы молекулярно-генетического анализа / В. Е. Падутов, О. Ю. Баранов, Е. В. Воропаев. – Минск: Юнипол, 2007. – 176 с.

26. Gardes, M. ITS primers with enhanced specifity for basidiomycetes application of the identification of mycorrhizae and rusts / M. Gardes, T. D. Bruns // Mol. Ecol. ‒ 1993. – Vol. 2, N 2. – P. 113–118. https://doi.org/10.1111/j.1365-294x.1993.tb00005.x

27. BLAST [Electronic resource]. – Mode of access: https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi. – Date of access: 04.12.2022.

28. Magurran, А. Е. Ecological diversity and its measurement / A. E. Magurran. ‒ New Jersey: Princeton University Press, 1988. – 179 p.

29. Mueller, G. M. Systematics of Laccaria (Agaricales) in the continental United States and Canada, with discussions on extralimital taxa and descriptions of extant types / G. M. Mueller // Fieldiana Botany. – 1992. – Vol. 30. – P. 1–158.

30. Zeller, S. М. Rhizopogon in North America / S. M. Zeller, C. W. Dodge // Ann. Missouri Bot. Gard. – 1918. – Vol. 5, N 1. – P. 1–30; 32–36. https://doi.org/10.2307/2990021

31. The fungal community. Its organization and role in the ecosystem / ed.: J. Dighton, J. F. White. ‒ 4th ed. – Boca Raton: CRC Press, 2017. – 652 p.

32. Watkinson, S. C. The fungi / S. C. Watkinson, L. Boddy, N. Money. ‒ UK: Academic Press, 2016. – 478 p.

33. Фундаментальная фитопатология / С. Ф. Багирова [и др.]; под ред. Ю. Т. Дьякова. ‒ М.: КРАСАНД, 2023. – 512 с.

34. Федоров, Н. И. Лесная фитопатология / Н. И. Федоров. – Минск: БГТУ, 2004. – 462 с.

35. Работнов, Т. А. Фитоценология / Т. А. Работнов. – 3-е изд., перераб. и доп. ‒ М.: Изд-во МГУ, 1992. – 352 с.