The effects of warming and long-term nitrogen and sulfur depositions on ericoid mycorrhizal fungi in a boreal peatland

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201906122661
Title: The effects of warming and long-term nitrogen and sulfur depositions on ericoid mycorrhizal fungi in a boreal peatland
Author: Palomäki, Anne
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Food and Environmental Sciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2019
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201906122661
http://hdl.handle.net/10138/303046
Thesis level: master's thesis
Discipline: Mikrobiologia
Microbiology
Mikrobiologi
Abstract: Kanervasienijuurisienet mahdollistavat kanervien elämän pohjoisilla, vähäravinteisilla soilla, joihin on varastoitunut noin kolmasosa maapallon maaperän hiilestä. Sienijuurelliset kasvit allokoivat merkittävän osan yhteyttämisessä sitomastaan hiilestä sieniosakkaalleen vastineeksi ravinteista ja vedestä. Ravinnemäärien muutokset maaperässä heijastuvat hiilen kiertoon. Sekä typen että rikin määrä ilmakehässä ja maaperässä on noussut teollisen vallankumouksen ja ihmisten toiminnan seurauksena. Lisäksi vuoteen 2052 mennessä maapallon keskilämpötilan odotetaan nousevan 1,5 °C esiteolliselta tasolta (IPCC 2018). Tässä tutkielmassa tutkittiin pitkäaikaisen lämmityksen ja typpi- ja rikkilaskeumien vaikutusta kanervasienijuurisienten runsauteen, entsyymiaktiivisuuteen ja lajistoon. Tutkielma on osa Luonnonvarakeskuksen (LUKE) Nitro-Erica -projektia, ja sitä on rahoittanut Suomen Akatemia (SA286731). Isokarpalon (Vaccinium oxycoccos L.) ja suokukan (Andromeda polifolia L.) juurten paloja tutkittiin mikroskoopilla kanervasienijuurisienten (ericoid mycorrhizal fungi, ErMF), tummaseinäisten sienten (dark septate endophyte, DSE) ja muiden endofyyttisienten runsauden selvittämiseksi. Sienten kykyä hajottaa orgaanista ainesta ja mineralisoida ravinteita tutkittiin fluoro- ja fotometrisillä määrityksillä. Lisäksi juurten valtasienilajit selvitettiin suora-PCR:llä ja Sanger-sekvensoinnilla. Kanervasienijuurisienten ja tummaseinäisten sienten määrä isokarpalon ja suokukan juurissa väheni koealoilla, jotka olivat altistuneet lämmitykselle tai typpi- ja rikkilaskeumalle, mikä saattaa viitata pohjoisten soiden vähentyneeseen kykyyn toimia hiilinieluina muuttuvissa ympäristöolosuhteissa. Happaman fosfataasin aktiivisuus kasvoi niiden koealojen juurissa, jotka olivat altistuneet typpilaskeumalle, mikä oli odotettavissa, sillä typpi on usein kasvua rajoittava tekijä pohjoisilla soilla. Sitä vastoin, kaikkien hiilen ottamiseen liittyvien entsyymien aktiivisuus väheni niiden koealojen juurissa, jotka olivat altistuneet rikkilaskeumalle. Tämä johtui todennäköisesti siitä, että natriumsulfaatti esti hiilen ottamiseen liittyvien entsyymien suureen aktiivisuuteen myötävaikuttaneiden loissienten kasvua. Lisää tutkimusta tarvitaan, jotta saamme kattavan käsityksen muuttuvien ympäristöolosuhteiden vaikutuksesta kanervien sienijuurisieniin.In nutrient poor boreal peatlands, a significant proportion of photosynthesis-derived carbon of mycorrhizal plants is allocated to their fungal symbionts in exchange for nutrients. The soil carbon cycle is intertwined and affected by inputs of e.g. nitrogen and sulfur, whose amounts both in the soil and atmosphere have increased since the Industrial Revolution. In addition, as stated in the recent Global Warming of 1.5 °C -report (IPCC 2018) global warming is likely to reach 1.5 °C above pre-industrial levels before 2052. In this study, data from ericoid mycorrhizal fungi (ErMF) abundance, enzyme activities and the fungal taxa associated with them under increased warming and nutrient depositions were connected. This thesis is part of the Nitro-Erica -project of Natural Resources Institute Finland (LUKE) and it has been funded by the Academy of Finland (SA286731). Root fragments of Vaccinium oxycoccos L. and Andromeda polifolia L. were observed under a light microscope to determine the abundance of all root associated fungi, ErMF and dark septate endophytes (DSE). Fluorometric and photometric assays were used to study the ability of the fungi to degrade organic material and scavenge nutrients. Finally, direct PCR and Sanger sequencing were used to learn the dominant fungal taxa in the roots. A decrease in the abundance of ErMF and DSE was observed, indicating the possibility of a reduction in the carbon sink potential of peatlands through a decrease in the number of fungi. An increase in acid phosphatase activity under nitrogen deposition was observed in the two plants, which was expected as boreal peatlands are often nitrogen limited. In contrast, sulfur deposition suppressed the activity of all carbon acquiring enzymes which we concluded was likely to be the result of the sulfur inhibiting the growth of two parasitic fungi that greatly contributed to the overall high activity of carbon acquiring enzymes. More research is needed to gain a comprehensive understanding of the fungal abundance, communities and their functioning in peatlands under the changing environmental conditions.
Subject: peatlands
fungi
ericoid mycorrhiza
nutrient deposition
global warming
enzyme activity
suo
sienet
kanervasienijuuri
ravinnelaskeuma
ilmaston lämpeneminen
entsyymiaktiivisuus


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record