Masterarbeit  

Maurus  Landolt  

landomau@student.ethz.ch    

Betreut  durch  

Dr.  Thomas  N.  Sieber    

Sophie  Stroheker    

Departement  Umweltsystemwissenschaften  

Institut  für  Integrative  Biologie  (IBZ)  

Professur  Forstschutz  und  Dendrologie  

ETH  Zürich    

Zürich,  Februar  2017    

Untersuchung   von  Wirtsspezifität   und   Trockenheitsanpassung   des  

Phialocephala  fortinii  s.l.  –  Acephala  applanata  Artkomplexes  

Zusammenfassung                                 1  

 

Zusammenfassung  Der  Phialocephala  fortinii  s.l.  –  Acephala  applanata  Artkomplex  (PAC)  gehört  zu  den  dunklen,  septierten  

Endophyten.  PAC  sind  besonders  häufig  auf  Wurzeln  von  Nadelbäumen  zu  finden,  aber  auch  auf  einer  

Vielzahl   anderer   Pflanzen   von   den   Subtropen   bis   in   boreale  Nadelwälder.   Sie   können   die   besiedelten  

Wurzeln   gegen   Infektionen   durch   Pathogene   und   vermutlich   auch   gegen   abiotische   Schädigung   (z.B.  

Trockenheit)   schützen.   Trotz   ihrer  weiten  Verbreitung  und   ihres   häufigen  Auftretens   ist   ihre  Ökologie  

wenig   erforscht.  Über   die   Verbreitung,   Vermehrung   und   die   Einflüsse   von   biotischen   und   abiotischen  

Umweltfaktoren   ist   noch  wenig   bekannt.  Diese  Arbeit   hatte   zum  Ziel,   den   Einfluss   einer  Veränderung  

der  Wasserverfügbarkeit  auf  die  Besiedelung  von  Waldföhre  (Pinus  sylvestris  L.)  und  Flaumeiche  (Quer-­‐

cus  pubescens  Willd.)  durch  PAC  zu  untersuchen.  Dazu  wurden  Wurzelproben  der  beiden  Baumarten  auf  

der   Fläche  eines  bestehenden  Bewässerungsexperiments   entnommen,  oberflächensterilisiert   und  Pilz-­‐

kulturen   isoliert.   Diese   wurden   auf   ihre   Zugehörigkeit   zu   PAC   untersucht   und   durch   die   Analyse   der  

Fragmentlängen  von  13  Mikrosatelliten  auf  die  Art  bestimmt.  Auf  P.  sylvestris  konnten  doppelt  so  viele  

PAC-­‐Kulturen  isoliert  werden  (61%  vs.  31%  Besiedelung)  und  die  gefundene  Artenzahl  pro  Probeeinheit  

war  höher  als  auf  Q.  pubescens  (1.9  vs.  1.3).  Für  drei  der  sieben  identifizierten  Arten  konnte  eine  Präfe-­‐

renz  für  P.  sylvestris  nachgewiesen  werden.  Aus  unbewässerten  Flächen  konnten  mehr  PAC  isoliert  wer-­‐

den   (49%  vs.   43%  Besiedelung).  Dieser  Effekt  beschränkte   sich  mehrheitlich  auf  die   Isolation   von  PAC  

aus  Q.  pubescens  -­‐Wurzeln  (36%  vs.  26%  Besiedelung).  Für  eine  Art  konnte  eine  Präferenz  für  unbewäs-­‐

serte  Flächen  nachgewiesen  werden.  Es  gibt  Hinweise  dafür,  dass  im  Rahmen  dieser  Arbeit  eine  bisher  

unbekannte   Art   gefunden  wurde.  Weil   trockenheitsgestresste   Bäume   eine   höhere   Besiedelung   durch  

PAC  aufwiesen,  kann  die  Vermutung  unterstützt  werden,  dass  PAC  zur  Verbesserung  des  Wasserhaus-­‐

haltes  beitragen  kann.    

   

Abstract                                 2  

 

Abstract  The  Phialocephala   fortinii   s.l.   –  Acephala  applanata   species   complex   (PAC)   can   be   attributed   to   dark  

septate  endophytes.  PAC  species  are  very  abundant  colonizers  of  coniferous  roots,  but  can  be  found  on  

many  different  plant  species  from  subtropical  to  boreal  forest  ecosystems.  They  are  able  to  protect  the  

colonized   roots   against   pathogenic   agents   and   likely   against   abiotic   damages   (e.g.   drought).   Despite  

their  wide  spread  occurrence  and  high  abundance,  the  ecology  of  PAC  is  poorly  understood.  Very  little  is  

known  about  their  dispersal,  reproduction  and  the  influence  of  biotic  and  abiotic  factors.  The  aim  of  this  

study  was  to  assess  the   influence  of  a  change   in  water  supply  on  the  colonization  of  Scots  pine  (Pinus  

sylvestris  L.)  and  pubescent  oak  (Quercus  pubescens  Willd.)  by  PAC.  For  this  purpose,  roots  of  the  two  

tree  species  were  collected  on  an  existing  irrigation  experiment  site.  The  surfaces  of  the  roots  were  ster-­‐

ilized  and  fungi  colonizing  the  root  cortices  were   isolated.  Members  of  PAC  were  sorted  out  based  on  

their   characteristic   gray   to   black   colonies   and   species   identified   based   on   fragment   lengths   of   13  mi-­‐

crosatellites.  Twice  as  many  PAC  cultures  were   isolated  from  P.  sylvestris  roots  (61%  vs.  31%  coloniza-­‐

tion)  and  the  number  of  species  found  per  sampling  unit  was  significantly  higher  (1.9  vs.  1.3)  than  on  Q.  

pubescens  roots.  Three  of  the  seven  identified  species  were  found  to  have  a  preference  for  P.  sylvestris.  

Higher  abundance  of  PAC  was  found  on  control  plots  than  on  irrigated  plots  (49%  vs.  43%  colonization).  

This  effect  seems  to  be   limited  to  Q.  pubescens   roots   (36%  vs.  26%  colonization).  Evidence   for  a  new,  

thus  far  unknown  species  was  found.  Because  PAC  was  found  in  higher  abundance  on  trees  stressed  by  

water  limitation,  the  hypothesis  of  PAC  having  a  positive  effect  on  the  hydrologic  balance  in  trees  can  be  

supported.