Резюме

Въведение

Един от най-сложните примери за симбиоза в горските екосистеми се среща между скучни бръмбари амброзия (Coleoptera; Scolytinae и Platypodinae) и гъбички амброзия (Ascomycota: Microascales, Ophiostomatales) (Hulcr & Stelinski, 2017; Vanderpool, Bracewell & McCutcheon . Възрастните женски придобиват гъбички мумулистични амброзии от родителското гнездо и ги транспортират до новосъздадени гнезда вътре в определени органи (т.е. мицетангия) или вътре в червата им (Francke-Grosmann, 1963; Francke-Grosmann, 1967). След това бръмбарите отглеждат гъбите в дървените галерии, в които живеят (Biedermann & Taborsky, 2011), и се хранят с тях както като ларви, така и като възрастни (Batra, 1966). Освен тези задължителни хранителни мубуалисти, бръмбарите амброзия носят няколко други гъбични симбионти както в мицетангия, така и в други части на тялото (Kostovcik et al., 2015; Freeman et al., 2016; Bateman et al., 2016; Malacrinò et al., 2017; Miller et al., 2019). Това могат да бъдат коменсали, паразити или факултативни мутуалисти (Skelton et al., 2018). Сложността на тези симбиози все още е до голяма степен неразрешена, по-специално като се вземат предвид потенциалните взаимодействия между екзотични насекоми и местни гъби, срещащи се в нападната среда.

околната

В това проучване тествахме хипотезата, че различните местообитания влияят върху състава на гъбичната общност, свързана с бръмбари амброзия, отразявайки потенциално придобиване на гъби от околната среда. Използвахме подход на метабаркодиране за идентифициране на гъбичната общност на най-широко разпространената екзотика (Xylosandrus germanus) и роден (Xyleborinus saxesenii) видове бръмбари амброзия в европейските гори. Лицата от двата вида бяха събрани в две горски местообитания: стари гори и възстановени гори. Очаква се старите гори да приемат по-сложни гъбични съобщества от възстановените гори (Blaser et al., 2013; Pioli et al., 2018); по този начин предположихме, че бръмбарите амброзия трябва да отразяват тези различия в техния микобиом. Освен това механизмите, регулиращи симбиозите от насекоми и гъбички, произтичащи от дългата коеволюционна история (Biedermann, De Fine Licht & Rohlfs, 2019), могат да бъдат нарушени от взаимодействието с микробиомите на нападнатото местообитание. Следователно, при сравняване на гъбичните съобщества, свързани с индивиди, събрани в двете горски местообитания, очаквахме да наблюдаваме по-големи разлики за екзотичните, отколкото за местните видове бръмбари амброзия.

Материали и методи

Видове бръмбари амброзия

Избрахме два вида бръмбари амброзия: екзотичните X. germanus и родното X. saxesenii. Xylosandrus germanus е вид, роден в Азия, за който за пръв път се съобщава в Европа през 50-те години и оттогава бързо се разпространява, превръщайки се в един от доминиращите бръмбари амброзия в европейските горски екосистеми (Galko et al., 2018). Xylosandrus germanus’Гъбичният мутуалист е Ambrosiella grosmanniae (Mayers et al., 2015). Xyleborinus saxesenii вместо това е вид от палеарктически произход и основният му гъбичен мутуалист е Raffaelea sulfurea, въпреки че са открити и други гъби във връзка с този вид бръмбари (Biedermann et al., 2013).

Места и процедура за вземане на проби

Бръмбарите са събрани през 2016 г. в десет горски насаждения, разположени в североизточната част на Италия (Фиг. S1 и Таблица S1), в две горски местообитания: старорастящи гори (н = 5) и възстановени гори (н = 5). С „старите гори“, ние се позоваваме на останките от старата гора дъб – хмел-габър (Quercus spp. и Ostrya carpinifolia Scop.), Която обхваща по-голямата част от регионите Венето и Фриули Венеция Джулия след последната ледникова епоха. С „възстановени гори“ се отнасяме към смесени гори, които са били засадени през последните 30 години за възстановяване на горите в селскостопанските пейзажи. И двете горски местообитания са доминирани от дъб (Quercus spp.), пепел (Фраксинус spp.), клен (Acer spp.) и хмел-габър (O. carpinifolia). В допълнение и двете горски местообитания присъстват в относително малки петна, вградени в доминиран от земеделието пейзаж (мин. = 2.65 ха, макс. = 165.15 ха за старите гори; мин. = 2.37 ха, макс. = 37.41 ха за възстановени гори).

ДНК екстракции, подготовка на библиотеки и секвениране на ампликони

Единични индивиди бяха смачкани в екстракционен буфер (10 mM Tris, 100 mM NaCl, 10 mM EDTA, 0,5% SDS), като се използваха три мъниста от неръждаема стомана с размер 1 mm на тръба, с помощта на хомогенизатор за мелница, поставен на 30 Hz за 5 мин (TissueLyzer II, Qiagen, Великобритания). Сместа се третира с протеиназа К (5Prime GmbH, Германия) следвайки инструкциите на производителя. Общата ДНК беше извлечена с помощта на MoBio PowerSoil Kit (Mo Bio Laboratories, Inc., Carlsbad, CA, USA) следвайки протокола на производителя. Концентрацията и чистотата на ДНК се оценяват с спектрофотометър Nanodrop 2000 (Thermo Fisher Scientific Inc., САЩ).

Анализ на данни

Резултати

Гъбични общности, свързани с X. germanus и X. saxesenii

Реконструкцията на гъбичните съобщества показа, че екзотичният бръмбар амброзия X. germanus и местния бръмбар амброзия X. saxesenii са свързани с различни гъбички (F1,211 = 10,5; P

Ефект на горското местообитание върху гъбичните съобщества

Използвайки анализ на PERMANOVA, установихме, че гъбичната общност е сегрегирана по горски местообитания както в екзотиката X. germanus (F1,10 = 21,8; P 2 = 0,16), отколкото в X. saxesenii (R 2 = 0,01). Различен модел между X. germanus и X. saxesenii се появи и при разглеждането на разнообразието на гъбичните съобщества. За X. germanus, индивидите, събрани в старите гори, са свързани с по-богата и разнообразна гъбична общност от тези, събрани в възстановени гори (P 0,05 както за Chao1, така и за филогенетично разнообразие - Фиг. 2А и 2В, таблица S4). Напротив, и в двете X. germanus и X. saxesenii индексът на доминиране (1-Симпсън) значително се различава между двете горски местообитания (P