velikost textu

Molecular biology of soil fungi participating in litter decomposition in forest ecosystems

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Molecular biology of soil fungi participating in litter decomposition in forest ecosystems
Název v češtině:
Molekulární biologie půdních hub, podílejících se na rozkladu opadu v lesních ekosystémech
Typ:
Disertační práce
Autor:
RNDr. Jana Voříšková, Ph.D.
Školitel:
RNDr. Mgr. Petr Baldrian, Ph.D.
Oponenti:
doc. RNDr. Milan Gryndler, CSc.
Mgr. Ondřej Koukol, Ph.D.
Id práce:
83164
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra genetiky a mikrobiologie (31-140)
Program studia:
Molekulární a buněčná biologie, genetika a virologie (P1519)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
9. 10. 2013
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
ekologie mikroorganismů, dekompozice, lesní půda
Klíčová slova v angličtině:
microbial ecology, decomposition, forest soil
Abstrakt:
Abstrakt V lesních ekosystémech vstupuje významná část uhlíku do půdy ve formě rostlinného opadu. Dekompozice opadu a půdní organické hmoty je proto důležitým procesem ovlivňujícím bilanci živin a toky uhlíku v půdě. Houby jsou v terestrických ekosystémech pokládány za nejvýznamnější rozkladače a to díky své schopnosti produkovat řadu extracelulárních enzymů, které jim umožňují rozkládat biopolymery. I když houby zastávají klíčovou roli v procesu dekompozice, jen málo je známo o struktuře a diverzitě jejich společenstev a jejich přesná funkce v lesních půdách zůstává mnohdy nejasná. Tato disertační práce byla zaměřena na charakterizaci houbových společenstev v lesních půdách a jejich schopností týkajících se dekompozice rostlinného opadu. Součástí této práce bylo vypracovat metodiku pro podrobnou analýzu komplexních mikrobiálních společenstev a využít ji pro analýzu environmentálních vzorků. Dále se podařilo kvantifikovat diverzitu genu pro exocelulázu v půdním vzorku. Výsledky této práce ukázaly, že struktura mikrobiálního společenstva se liší mezi horizonty lesního půdního profilu. Významné rozdíly ve složení společenstva byly pozorovány mezi DNA a RNA komunitou navzdory jejich podobné diverzitě. Několik mikrobiálních taxonů vysoce abundantních v RNA vykazovalo jen velmi nízkou abundanci v DNA, což indikuje, že tyto druhy přes svoji nízkou početnost významně přispívají k dekompozičním procesům v půdách. Během dekompozice rostlinného opadu dochází k rychlým sukcesním změnám společenstva hub, přičemž většina abundantních druhů v substrátu dominuje pouze dočasně. Aktivita, množství biomasy a diverzita hub výrazně klesá s hloubkou půdy. Složení houbových společenstev v lesní půdě je výrazně ovlivněno sezónními vlivy, což je nejvíce patrné v nejsvrchnějším opadovém horizontu. V opadovém horizontu dosahují saprotrofní rody svého sezónního maxima na podzim, zatímco pro léto je typický nejvyšší výskyt ektomykorhizních hub. Minerální půdní horizont vykazuje významné sezónní změny v množství houbové biomasy. Houby izolované z lesní půdy se navzájem lišily schopností rozkládat půdní biopolymery. Houby nepatřící mezi saprotrofní basidiomycety pravděpodobně nehrají důležitou roli v rozkladu ligninu, ale jsou schopny produkovat řadu celulolytických a chitinolytických enzymů, což je předurčuje k aktivní roli při rozkladu lignocelulózy nebo mrtvé houbové biomasy. Při studiu vlivu chemického složení opadu na rychlost jeho degradace, bylo ukázáno, že rychlost dekompozice stoupá s obsahem dusíku v opadu, zatímco obsah ligninu nemá vliv ani na úbytek hmotnosti, ani na aktivitu ligninolytických enzymů. Tento výsledek naznačuje, že aktivita ligninolytických enzymů je pravděpodobně méně vhodným indikátorem dekompozice ligninu než se předpokládalo.
Abstract v angličtině:
Abstract In forest ecosystems, substantial part of carbon enters soil in the form of plant litter. The decomposition of litter and soil organic matter represents an important process affecting nutrient cycling and carbon balance in soils. Fungi are considered the primary decomposers in terrestrial ecosystems due to the production of wide range of extracellular enzymes that allow them to attack the lignocellulose matrix in litter. Even if fungi represent key players in organic matter decomposition, the information about the structure and diversity of their communities is still limited and the roles of individual fungal taxa in forest soils remain unclear. This Ph.D. thesis focused on the characterization of fungal communities in forest soils and their potential to decompose plant litter. The method for in-depth analysis of complex microbial communities from environmental samples was established and used. In addition, single eukaryotic functional gene was analysed in soil for the first time at a depth that allowed reliable estimation of diversity. It was demonstrated that microbial community composition differs among horizons of forest soil profile. Despite similar diversity, significant differences in microbial community composition were observed between the DNA and RNA. Several microbial groups highly abundant in RNA pool showed only low abundance in DNA community indicating that low- abundance species make an important contribution to decomposition processes in soils. During plant litter decomposition, fungal community undergoes rapid succession with dramatic changes in its composition and most of the abundant taxa only temporarily dominate in the substrate. In forest soil, fungal activity, biomass and diversity decrease substantially with depth. The structure of fungal community in forest soil is distinctively influenced by the seasonal effects which are most apparent in the litter horizon. In the litter horizon, saprotrophic genera reached their seasonal maxima in autumn but summer typically saw the highest abundance of ectomycorrhizal taxa. While the composition of the litter community changed over the course of the year, the mineral soil rather showed changes in fungal biomass. Non-basidiomycetous fungi isolated from forest soil differed from saprotrophic basidiomycetes in their ability to decompose biopolymers present in litter and soil. Non- basidiomycetous fungi likely do not play significant role in lignin degradation but are able to produce a range of cellulolytic and chitinolytic enzymes giving the evidence that they are actively engaged in decomposition of lignocellulose and dead fungal biomass. Concerning the effect of chemical composition of litter on its decomposition rate, it was demonstrated that litter nitrogen content positively correlates with litter mass loss while lignin content does not have any effect neither on the litter mass loss nor the activity of ligninolytic enzymes. This result suggests that the activity of ligninolytic enzymes is probably a less suitable indicator of lignin decomposition than expected.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce RNDr. Jana Voříšková, Ph.D. 13.66 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce RNDr. Jana Voříšková, Ph.D. 19 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky RNDr. Jana Voříšková, Ph.D. 9 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce RNDr. Jana Voříšková, Ph.D. 227 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Milan Gryndler, CSc. 195 kB
Stáhnout Posudek oponenta Mgr. Ondřej Koukol, Ph.D. 104 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 934 kB