Interactions of Basidiomycota brown rot and white rot fungi : temporal and spatial effects in decay metabolism and wood degradation

Näytä kaikki kuvailutiedot



Pysyväisosoite

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-7542-7
Julkaisun nimi: Interactions of Basidiomycota brown rot and white rot fungi : temporal and spatial effects in decay metabolism and wood degradation
Tekijä: Mali, Tuulia
Tekijän organisaatio: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry
Doctoral Programme in Microbiology and Biotechnology
Helsingin yliopisto, maatalous-metsätieteellinen tiedekunta
Mikrobiologian ja biotekniikan tohtoriohjelma
Helsingfors universitet, agrikultur-forstvetenskapliga fakulteten
Doktorandprogrammet i mikrobiologi och bioteknik
Julkaisija: Helsingin yliopisto
Päiväys: 2021-10-21
Kieli: eng
Kuuluu julkaisusarjaan: URN:ISSN:2342-5431
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-7542-7
http://hdl.handle.net/10138/334592
Opinnäytteen taso: Artikkeliväitöskirja
Tiivistelmä: Basidiomycota fungi, especially brown rot fungi, cause degradation in the wood of coniferous trees in the Northern hemisphere. The fungal species assembly in deadwood has an impact on the cycling of carbon and other nutrients in forest ecosystems. In this doctoral thesis, I first studied the species-species interactions between a common brown rot fungus of our boreal forests, Fomitopsis pinicola, and five white rot fungi Phlebia radiata, Junghuhnia luteoalba, Trichaptum abietinum, Porodaedalea laricis and Phellinus ferrugineofuscus, all belonging to the fungal phylum Basidiomycota, and able to grow on Norway spruce (Picea abies) deadwood. In mycelial interactions, the fungal species consortium influenced the production of wood-decaying enzyme activities as well as activities of enzymes important for hyphal interactions and re-cycling of cellular components. The effect of the white rot fungi P. radiata and T. abietinum on mycelial growth of F. pinicola and its brown rot decay mechanism was observed in three months on spruce wood shavings. F. pinicola demonstrated aggressive growth and rapid wood decay, which were subjective to suppression by the presence of white rot fungi, especially P. radiata. The wood decay type and efficiency during fungal interactions was observed with detection of wood decay enzyme activities, and iron reduction capacity, which is indicative for brown rot Fenton chemistry. With observations on fungal responses, their decay type and efficiency in wood decomposition, interaction studies allowed analyses of volatile organic compounds (VOCs) from fungal single-species and combination cultures on spruce wood. Among the set of identified VOCs, mainly terpenes and terpenoids released from wood by fungal action, a few signature compounds for brown rot decay and white rot decay type could be emphasized. Late-stage interaction and decay of wood was observed by 1-year long incubation of the brown rot and white rot fungi together on thin spruce wood veneer slices. Detailed analysis of the mycelial interaction zones on the spruce veneer slices showed responses at enzyme production level and at gene expression level analysed by RNA-extraction and real-time qRT-PCR. The brown rot fungus F. pinicola had a positive effect on the expression of transcripts of specific oxidoreductase-encoding genes (mnp2, lip2, lpmo1) of P. radiata. Similar responses were not observable with the hydrolytic enzyme-encoding genes (eg1, xyn1, bgl1). The white rot fungi P. radiata and T. abietinum both negatively influenced the expression of the ferric reductase encoding gene (fr1) of F. pinicola. These results, together with specific responses on enzyme activities and iron reduction ability, and the amounts of dissolved metabolites highlight that the white rot fungi start to dominate and convert the decay type from brown rot towards white rot in wood.Kantasienet ovat merkittävimpiä havupuiden lahottajia pohjoisella pallonpuoliskolla. Lahopuiden mikrobiyhteisöjen rakenteella on vaikutusta hiilen ja muiden aineiden kierrolle metsien ekosysteemeissä. Väitöskirjatutkimuksessani tutkin puuta lahottavia kantasieniin kuuluvia lajeja, jotka esiintyvät luonnossa metsäkuusella tai kykenevät lahottamaan sitä. Tutkin ruskolahoa aiheuttavan kantokäävän ja viiden valkolahottajan: rusorypykän, kermakarakäävän, kuusenkynsikäävän, ruostekäävän ja kuusenkäävän välistä vuorovaikutusta. Tutkimuksessani huomasin, että rihmastollisessa yhteiskasvatuksessa sienilajien yhdistelmällä oli vaikutusta puuta lahottavien entsyymien sekä vuorovaikutustilanteissa ja omien solujen komponenttien kierrätyksessä käytettävien entsyymien aktiivisuuteen ja raudanpelkistyskykyyn. Sienten välistä vuorovaikutusta tutkivissa kolme kuukautta kestävissä kasvatuksissa kuusen sahanpurulla keskityttiin kolmeen lajiin: rusorypykkään, kuusenkynsikääpään sekä kantokääpään. Kantokääpä osoittautui voimakkaaksi rihmastolliseksi kasvajaksi ja kuusipuuaineksen ruskolahottajaksi. Rusorypykällä ja kuusenkynsikäävällä oli hidastavaa vaikutusta kantokäävän puunlahotustehoon ja rihmastolliseen kasvuun. Sienten yhteiskasvatuksissa sekä yhden sienen kasvatuksissa kuusen sahanpurulla tutkittiin myös haihtuvia orgaanisia yhdisteitä. Pääasiassa sienten aktiivisen toiminnan seurauksena puuaineksesta vapautui paljon haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, joista muutama tunnistettu yhdiste korreloi puunlahotustavan kanssa. Edellä mainittujen sienten välistä vuorovaikutusta seurattiin lisäksi vuoden ajan yhteiskasvatuksissa kuusipuuviiluilla. Yhteiskasvatuksien puunlahotustavassa oli huomattavissa muutos ruskolahotuksesta valkolahotukseen. Tätä lahotustavan muutosta tutkittiin tarkemmin rihmastollisen vuorovaikutuksen alueelta ja vuorovaikutusalueen molemmilta puolilta erikseen. Reaktioita tarkasteltiin myös puuta lahottavien entsyymien geenien ilmentymisen tasolla. Kantokäävällä oli positiivinen vaikutus rusorypykän hapetus-pelkistysentsyymejä koodaavien geenien ilmentämiseen, kun taas samaa vaikutusta ei huomattu hydrolyyttisten entsyymien ilmentymisessä. Valkolahottavilla rusorypykällä ja kuusenkynsikäävällä oli negatiivinen vaikutus kantokäävän ferrireduktaasientsyymin ilmentämiseen. Edellä mainitut tulokset viittaavat siihen, että pidemmälle ehtineessä puunlahoamisen vaiheessa valkolahottajat syrjäyttävät ruskolahottajat pääasiallisina lahottajina, jolloin puunlahotusmekanismi muuttuu ruskolahotuksesta valkolahotukseen.
Avainsanat: mikrobiologia
Tekijänoikeustiedot: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Tiedostot

Latausmäärä yhteensä: Ladataan...

Tiedosto(t) Koko Formaatti Näytä
mali_tuulia_dissertation_2021.pdf 6.536MB PDF Avaa tiedosto

Viite kuuluu kokoelmiin:

Näytä kaikki kuvailutiedot