text size

Ecology of yeasts in forest soils

Notice: I hereby declare that I am aware that the information acquired from theses published by Charles University may not be used for commercial purposes or may not be published for educational, scientific or other creative activities as activities of person other than the author.
Title:
Ecology of yeasts in forest soils
Title (in czech):
Ekologie kvasinek v lesních půdách
Type:
Dissertation
Author:
Mgr. Tereza Poláčková
Supervisor:
RNDr. Mgr. Petr Baldrian, Ph.D.
Opponents:
RNDr. Markéta Marečková, Ph.D.
Mgr. Miroslav Kolařík, Ph.D.
Thesis Id:
134837
Faculty:
Faculty of Science (PřF)
Department:
Department of Genetics and Microbiology (31-140)
Study programm:
Microbiology (P1510)
Study branch:
-
Degree granted:
Ph.D.
Defence date:
20/11/2017
Defence result:
Pass
Language:
English
Keywords (in czech):
ekologie, mikrobiologie, houby, lesní ekosystémy, biogeografie, molekulární biologie, půda
Keywords:
ecology, microbiology, fungi, forest ecosystems, biogeography, molecular biology, soil
Abstract (in czech):
Abstrakt Společenstva mikroorganismů ve svrchních horizontech půdy představují významnou složku lesních ekosystémů. Navzdory tomu, že kvasinky jsou nedílnou součást společenstev půdních hub, jejich roli v lesních ekosystémech dosud nebyla věnována dostatečná pozornost. Cílem této dizertační práce bylo popsat složení společenstva kvasinek v půdě a opadu temperátního lesa pomocí sekvenace environmentální DNA, identifikovat dominantní druhy kvasinek a popsat, jak složení jejich společenstva obráží biotické a abiotické podmínky prostředí. Dalším cílem bylo izolovat kvasinky z lesní půdy a opadu a popsat nové druhy, které jsou významně zastoupené v environmentální DNA. Reprezentativní izoláty byly charakterizovány z hlediska jejich schopnosti využívat organické látky a podílet se na rozkladu mrtvé organické hmoty. Výsledky této práce ukázaly, že kvasinky představují podstatnou část společenstev hub v půdě a opadu temperátního lesa s vyšším relativním zastoupením v půdě. V opadu se společenstva kvasinek liší mezi porosty buku, dubu a smrku. Faktory, ovlivňující složení společenstva v půdě, jsou pravděpodobně složitější a zahrnují vliv abiotických podmínek a vegetace. Přestože faktory prostředí ovlivňují společenstva kvasinek a vláknitých hub podobně, existuje mezi nimi rovněž mnoho rozdílů. Navzdory taxonomické heterogenitě představují kvasinky houbovou skupinu se specifickou nutriční strategií odlišnou od jiných půdních hub. Zatímco účinný rozklad hemicelulózy, celulózy nebo chitinu se zdá být omezen pouze na několik taxonů, schopnost využívat široké spektrum zdrojů uhlíku naznačuje, že kvasinky mohou působit jako mutualisté, využívající produkty rozkladu, poskytované jinými mikroorganismy. Za pozornost stojí, že velká část enzymové aktivity je u kvasinek vázána na povrch buněk. Tato adaptace pravděpodobně slouží k snadnějšímu příjmu produktů rozkladu do buněk kvasinek, které enzymy produkují. Na základě výsledků této práce lze konstatovat, že kvasinky v lesních ekosystémech obsazují unikátní niku, která pravděpodobně odráží jejich jednobuněčnou růstovou formu. Byly popsány tři nové druhy kvasinek, které patří do podkmene Pucciniomycotina, třídy Microbotryomycetes: Leucosporidium krtinense f.a. sp. nov., Yurkovia mendeliana sp. nov. a Libkindia masarykiana sp. nov. Analýza environmentální DNA naznačuje, že tyto druhy jsou ve studovaném prostředí hojné, a tedy pravděpodobně významné pro půdu temperátního lesa.
Abstract:
Abstract Microbial communities inhabiting upper soil horizons represent an important component of forest ecosystems. However, despite the evidence that yeasts represent an integral part of topsoil fungal communities, their role in forest ecosystems received so far little attention. The aims of my PhD thesis were to describe yeast communities in soil and litter of a temperate forest using high- throughput sequencing of environmental DNA, identify dominant yeast species and to explore how the composition of yeast communities reflects the biotic and abiotic factors of the environment. I also aimed to isolate yeasts from forest topsoil, describe novel yeast taxa abundant according to the environmental DNA survey and screen representative isolates for the traits relevant to their involvement in organic matter transformation. I have demonstrated that in forest topsoil, yeasts represent a substantial proportion of fungal communities with higher relative abundance in soil than in litter. In litter, yeast communities differ significantly among beech, oak and spruce-dominated stands. Drivers of community assembly are probably more complex in soils and comprise the effects of soil chemistry and vegetation. Even though there are similarities in the response of the communities of yeasts and filamentous fungi to environmental conditions, many differences are also evident. Despite taxonomic heterogeneity, yeasts represent a fungal group with a specific nutritional strategy dissimilar to other soil fungi. While the efficient decomposition of hemicellulose, cellulose or chitin appears to be restricted to only a few taxa, results of the carbon sources utilization assays indicate that most yeasts can efficiently act as mutualists that utilize products of decomposition, provided by other microbes. Importantly, large fraction of enzymes produced by yeasts is associated with their cell surfaces. This adaptation should ensure that the decomposition takes place at the cell surface of the unicellular microorganisms and the resulting compounds are readily available to the producers of the enzymes. Based on the results of this thesis, forest soil yeasts seem to have unique ecology which may reflect their unicellular growth form. Three novel yeast species were described, all belonging to the subphylum Pucciniomycotina, class Microbotryomycetes: Leucosporidium krtinense f.a. sp. nov., Yurkovia mendeliana sp. nov., and Libkindia masarykiana sp. nov. Based on the analysis of environmental DNA, these new species are common and abundant in the studied environment which indicates their high environmental relevance in the temperate mixed forest.
Documents
Download Document Author Type File size
Download Text of the thesis Mgr. Tereza Poláčková 16.76 MB
Download Abstract in czech Mgr. Tereza Poláčková 72 kB
Download Abstract in english Mgr. Tereza Poláčková 8 kB
Download Autoreferat / doctoral thesis summary Mgr. Tereza Poláčková 562 kB
Download Opponent's review RNDr. Markéta Marečková, Ph.D. 188 kB
Download Opponent's review Mgr. Miroslav Kolařík, Ph.D. 318 kB
Download Defence's report 347 kB