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Resourcenlimitierung von Abbauprozessen
die Rolle von Pilzen
Jörg Schnecker
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Andreas Richter
DOI
10.25365/thesis.9670
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29654.02141.940259-3
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die wichtigste Kohlenstoffquelle für das mikrobielle Leben in der Rhizosphäre, jener Zone im Boden die direkt an die Pflanzenwurzeln anschließt, ist von Pflanzen fixierter und über die Wurzeln abgegebener Kohlenstoff. Um den Fluss von Photosynthetaten in die Rhizosphäre zu manipulieren wurden im Zuge dieser Studie Bäume in einem Buchenwald beringelt. Die Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft wurde mit Phospholipidfettsäurenanalysen von Pilzen und Bakterien und einer quantitativen PCR der DNA von Bakterien und Archaeen untersucht. Weiters wurde die DNA der Pilze an der Wurzeloberflache sequenziert und saprotrophischen Pilzen, Ectomykorrhizen (ECM) und ericoiden Mykorrhizen zugeordnet. Um Informationen über die Prozesse in der Rhizosphäre zu erhalten wurden potenzielle Enzymaktivitäten sowie Stickstoffmineralisierungs- und Nitrifizierungsraten gemessen. Das Beringeln der Bäume führte einerseits zu einem Rückgang von Bakterien (-22%) und Pilzen (-41,5%) und andererseits zu einer Zunahme an 16S rRNA Genkopien von Archaeen. Der Biomarker 18:2ω6,9, ein Marker für Ektomykorrhizen, nahm sogar um 68% ab. Das Verhältnis von saprotrophischen Pilzen zu ECM verschob sich von 1,5:1 zu 16:1. Nitrifizierung, ein Schlüsselprozess im Stickstoffkreislauf, wurde durch das Beringeln der Bäume angeregt und es konnten statistisch signifikante Korrelationen mit der log-transformierten Summe von bakteriellen und archaealen amoA 16S rRNA Genkopien gefunden werden (R²=0,42, p-Wert<0,05). Wir fanden geringere Aktivitäten der Enzyme Exoglucanase und Endochitinase in Flächen mit beringelten Bäumen. Die Peroxidaseaktivität war in diesen Flächen jedoch erhöht im Vergleich zur Kontrolle. Korrelationen der Prozessraten mit der Menge an Markern der PLFA-Analysen und der qPCR zeigten, dass der ECM Marker 18:2ω6,9 als einziger mit allen Prozessen in Verbindung stand welche durch das Beringeln verändert wurden. Weiters konnten wir nur eine mikrobielle Gruppe identifizieren die signifikant positiv mit der Peroxidaseaktivität korrelierte, nämlich Archaeen. Zusammenfassend zeigt diese Studie, dass die mikrobielle Gemeinschaft und die Prozesse in der Rhizosphäre eines Buchenwaldes durch die Bäume geformt wird. Wenn der Transport von Kohlenstoff von den Pflanzen in den Boden unterbrochen wird, verändert sich die Rhizosphärengemeinschaft zu Ungunsten der Ectomykorrhizapilze. Dies bietet allerdings langsam wachsenden Organismen, die unter Umständen auch dem Reich der Archaeen angehören, die Möglichkeit sich zu etablieren.
Abstract
(Englisch)
Organic carbon, freshly assimilated in the canopy of trees and translocated to the roots and further to the soil, is one of the main C sources for microorganisms in the immediate vicinity of the plants roots, the rhizosphere. In order to investigate the effect of this plant derived carbon on microbial community structure and function in the rhizosphere we interrupted the input of carbon to the soil by physical tree girdling. Fungal, bacterial and archaeal abundance was estimated by PFLA analysis and qPCR of bacterial and archaeal DNA. In addition, several bacterial phyla were quantified by qPCR and root associated fungi were characterized by cloning and sequencing and subsequently categorized in saprotrophic, ectomycorrhizal (ECM) and ericoid mycorrhizal fungi. Potential activities of extracellular enzymes as well as gross nitrogen mineralization and gross nitrification rates were measured to obtain insight in microbial processes. Girdling caused significant reductions of total bacterial (-22%) and fungal (-41.5%) PLFAs, but an increase in archaeal 16S rRNA gene copies (+125%). The fungal PLFA biomarker 18:2ω6,9 alone decreased by 68%. The ratio of saprotrophic to ECM fungi changed from 1.5:1 to 16:1. Nitrification, one of the key processes in the N cycle, increased as a consequence of the girdling treatment and showed a statistically significant positive relationship with sum of bacterial and archaeal amoA gene copy numbers (R²=0.42, p-value<0.05). Exoglucanase and endochitinase activities decreased after girdling whereas peroxidase activities increased. However exochitinase and phenoloxidase activities were not affected. Archaea were the only microbial group which showed a significant positive correlation to the increased peroxidase activities. We conclude that belowground carbon allocation by trees shapes the microbial community structure and processes in a beech forest soil. If the transport of carbon from the plants to the soil is interrupted, the microbial community shifts to the disadvantage of ectomycorrhizal fungi and provides room for microorganisms that may otherwise not be able to compete with fast growing species in the rhizosphere and with ECM fungi. In our case archaea and saprotrophic fungi appeared to profit from the changed competitive circumstances.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
rhizosphere microbial community mycorrhiza tree girdling
Schlagwörter
(Deutsch)
Rhizosphere mikrobielle Gemeinschaft Mykorrhiza Beringelung
Autor*innen
Jörg Schnecker
Haupttitel (Englisch)
Resourcenlimitierung von Abbauprozessen
Hauptuntertitel (Englisch)
die Rolle von Pilzen
Paralleltitel (Englisch)
Resource limitation of decomposition ; the role of fungi
Publikationsjahr
2010
Umfangsangabe
52 S. : graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Andreas Richter
Klassifikationen
42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie ,
42 Biologie > 42.91 Terrestrische Ökologie
AC Nummer
AC08206103
Utheses ID
8721
Studienkennzahl
UA | 444 | | |