A gombáknak a környezetből való megszerzése módosítja az ambrosia bogár mikobiómáját az invázió során

Absztrakt

Bevezetés

Az erdei ökoszisztémák szimbiózisának egyik legösszetettebb példája a fafúró ambróziabogarak (Coleoptera; Scolytinae és Platypodinae) és az ambrózia gombák (Ascomycota: Microascales, Ophiostomatales) között fordul elő (Hulcr & Stelinski, 2017; Vanderpool, Bracewell & McCutcheon, 2018) . A felnőtt nőstények a szülői fészekből szereznek kölcsönös ambrózia gombákat, és az újonnan létrehozott fészkekbe szállítják őket meghatározott szervek (azaz micetangiumok) vagy belük belsejében (Francke-Grosmann, 1963; Francke-Grosmann, 1967). Ezután a bogarak a gombákat tenyésztik a galériákban, ahol élnek (Biedermann & Taborsky, 2011), és táplálkoznak velük lárvaként és felnőttként is (Batra, 1966). Ezen kötelező táplálkozási kölcsönösök mellett az ambróziabogarak számos egyéb gombás szimbiontát hordoznak mind a micetangiumban, mind más testrészekben (Kostovcik et al., 2015; Freeman et al., 2016; Bateman et al., 2016; Malacrinò et al., 2017; Miller és mtsai., 2019). Ezek lehetnek kommenzálisok, paraziták vagy fakultatív kölcsönösök (Skelton et al., 2018). Ezeknek a szimbiózoknak a komplexitása még mindig nagyrészt megoldatlan, különös tekintettel az egzotikus rovarok és az őshonos gombák közötti potenciális kölcsönhatásokra, amelyek a megtámadott környezetben előfordulhatnak.

Ebben a tanulmányban azt a hipotézist teszteltük, hogy a különböző élőhelyek befolyásolják az ambróziai bogarakhoz kapcsolódó gombaközösség összetételét, tükrözve a gombák potenciális megszerzését a környezetből. A legelterjedtebb egzotikus (Xylosandrus germanus) és őshonos (Xyleborinus saxesenii) ambrosia bogárfajok az európai erdőkben. Mindkét faj egyedeit két erdei élőhelyen gyűjtötték: őserdőkbe és helyreállított erdőkbe. Az öreg erdők várhatóan összetettebb gombás közösségeket fognak befogadni, mint a helyreállított erdők (Blaser et al., 2013; Pioli et al., 2018); így feltételeztük, hogy az ambrosia bogaraknak tükrözniük kell ezeket a különbségeket mikobiomjukban. Ezenkívül a rovar-gomba szimbiózisokat szabályozó mechanizmusokat, amelyek hosszú együtt evolúciós történelem eredményeként alakulnak ki (Biedermann, De Fine Licht & Rohlfs, 2019), megzavarhatják a behatolt élőhely mikrobiomjaival való kölcsönhatások. Ezért a két erdei élőhelyen összegyűjtött egyénekhez tartozó gombaközösségek összehasonlításakor arra számítottunk, hogy az egzotikusnál nagyobb különbségeket észlelünk, mint az őshonos ambrosia bogárfajok esetében.

Anyagok és módszerek

Ambrosia bogárfajok

Két ambrosia bogárfajt választottunk ki: az egzotikusat X. germanus és az őslakos X. saxesenii. Xylosandrus germanus egy Ázsiában őshonos faj, amelyről az 1950-es években számoltak be először Európában, és azóta gyorsan elterjedt, az európai erdei ökoszisztémák egyik meghatározó ambróziabogárává válva (Galko et al., 2018). Xylosandrus germanus’Gombás kölcsönös az Ambrosiella grosmanniae (Mayers et al., 2015). Xyleborinus saxesenii ehelyett paleearktikus eredetű faj, és fő gombás kölcsönös Raffaelea sulfurea, bár más gombákat is találtak ezzel a bogárfajjal kapcsolatban (Biedermann et al., 2013).

Mintavételi helyek és eljárás

A bogarakat 2016-ban tíz erdőállományban gyűjtötték össze, Olaszország északkeleti részén (S1. Ábra és S1. Táblázat), két erdei élőhelyen: öregerdők (n = 5) és helyreállított erdők (n = 5). „Régi erdőkkel” utalunk a régi tölgy – komló-gyertyános erdő maradványaira (Quercus spp. és Ostrya carpinifolia Scop.), Amelyek a legutóbbi jégkorszak után Veneto és Friuli Venezia Giulia régióinak túlnyomó részét lefedték. A „helyreállított erdőkkel” olyan vegyes erdőket értünk, amelyeket az elmúlt 30 évben telepítettek, hogy helyreállítsák az erdőket a mezőgazdasági tájakon. Mindkét erdei élőhelyen a tölgy dominál (Quercus spp.), hamu (Fraxinus spp.), juhar (Acer spp.) és a komló-gyertyán (O. carpinifolia). Ezenkívül mindkét erdei élőhely viszonylag kicsi foltokban található, amelyek a mezőgazdaság által dominált tájba ágyazódnak (min = 2,65 ha, max = 165,15 ha öreg erdőknél; min = 2,37 ha, max = 37,41 ha helyreállított erdőknél).

DNS kivonás, könyvtárak előkészítése és amplikon szekvenálás

Az egyes egyedeket extrakciós pufferben (10 mM Tris, 100 mM NaCl, 10 mM EDTA, 0,5% SDS) zúztuk csövenként három, egy mm átmérőjű rozsdamentes acél gyöngy felhasználásával, 30 Hz-re 5 percre állított gyöngymaró homogenizátor segítségével perc (TissueLyzer II, Qiagen, Egyesült Királyság). Az elegyet proteináz K-val (5Prime GmbH, Németország) kezeltük a gyártó utasításainak betartásával. A teljes DNS-t a MoBio PowerSoil Kit (Mo Bio Laboratories, Inc., Carlsbad, Kalifornia, USA) alkalmazásával extraháltuk a gyártó protokollja szerint. A DNS-koncentrációt és tisztaságot Nanodrop 2000 spektrofotométerrel (Thermo Fisher Scientific Inc., USA) értékeltük.

Adatelemzés

Eredmények

Gombaközösségek társítva X. germanus és X. saxesenii

A gombaközösségek rekonstrukciója kimutatta, hogy az egzotikus ambrosia bogár X. germanus és az őshonos ambróziabogár X. saxesenii különböző gombákkal társulnak (F1,211 = 10,5; P

Az erdei élőhely hatása a gombás közösségekre

PERMANOVA-analízissel azt találtuk, hogy az erdei élőhelyek által elkülönített gombaközösség mind az egzotikumban X. germanus (F1,10 = 21,8; P 2 = 0,16), mint a X. saxesenii (R 2 = 0,01). Különböző minta között X. germanus és X. saxesenii a gombaközösségek sokféleségét vizsgálva is felmerült. Mert X. germanus, az öreg erdőkben gyűjtött egyedek gazdagabb és sokszínűbb gombatársulással társultak, mint a helyreállított erdőkben gyűjtöttekP 0,05 mind a Chao1, mind a filogenetikai sokféleség esetében - az 5. ábra. És 2B. Ábra, S4. Táblázat). Épp ellenkezőleg, mindkettőben X. germanus és X. saxesenii a dominancia index (1-Simpson) jelentősen különbözött a két erdei élőhely között (P