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THE ROLE OF BACTERIAL ROOT ENDOPHYTES IN TOMATO GROWTH AND DEVELOPMENTTri Tien Tran (14212937) 17 May 2024 (has links)
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<p>Plant roots form an intimate relationship with a diversity of soil microorganisms. Some soil-borne microbes cause harmful diseases on crops, but others promote plant growth and enhance host resilience against stressors. Beneficial bacteria have a high potential as a strategy for sustainable agricultural management, many of which have been recognized and commercialized for improving crop growth. Unfortunately, field inoculants of beneficial bacteria often give inconsistent results due to various environmental factors hindering their beneficial properties. Improving crop production utilizing beneficial bacteria requires two approaches: 1) breeding for crops with the enhanced association for beneficial bacteria and 2) improving formulation methods for producing more potent microbial products. To contribute to these goals, we address three critical questions utilizing the tomato root microbiome as a model system. First, we asked how beneficial root-associated bacteria could be efficiently identified. We developed a strategy to select beneficial bacteria from a novel collection of 183 bacterial endophytes isolated from roots of two field-grown tomato species. The results suggest that isolates with similar traits impact plant growth at the same levels, regardless of their taxonomic classification or host origin. Next, we asked whether host genetics contribute to the root microbiome assembly and response to beneficial microbes. An assessment of the root microbiome profile and plant binary interaction experiments suggested the role of host genetics in influencing root recruitment and response to beneficial bacteria. Subsequently, we asked whether root-associated bacteria induce physiological changes in root tissues in the host. We identified two isolates from our bacterial endophyte collection that significantly promoted the growth of tomato genotype H7996 (<em>Solanum lycopersicum</em>). Plant-binary interaction experiments suggested a significant increase of cell wall lignification in the root vasculature starting 96-hour post-inoculation with beneficial bacteria. Additional studies are needed to uncover a possible correlation between the induced vasculature lignification and the growth-promoting effects of the two isolates on H7996. Altogether, our findings highlight the multi-faceted role of root-associated bacteria in promoting plant growth and support the development of crop improvement strategies in optimizing host association with soil bacteria.</p>
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Amoebae in the rhizosphere and their interactions with arbuscular mycorrhizal fungi : effects on assimilate partitioning and nitrogen availability for plants / Amibes dans la rhizosphère et leurs interactions avec les mycorhizes à arbuscules : effets sur la répartition des assimilats et sur la disponibilité en azote pour les plantesKoller, Robert 14 November 2008 (has links)
Les interactions entre les végétaux et les organismes telluriques sont déterminantes pour la décomposition des matières organiques et la nutrition minérale des plantes. L’objectif général de la thèse était de comprendre comment les interactions multi-trophiques dans la rhizosphere agissent sur la disponibilité en azote minéral et l’allocation en carbone dans la plante. Nous avons mis au point des dispositifs de culture de plante, permettant de contrôler l’environnement biotique des racines (inoculation par des espèces symbiotiques modèles : un protozoaire bactériophage et/ou une espèce mycorhizienne à arbuscules). Nous avons utilisé l’azote 15N et le carbone 13C pour tracer le cheminement de l’azote du sol vers la plante et le carbone assimilé par photosynthèse, de la plante vers le sol et les microorganismes du sol. L’allocation de C vers les racines et la rhizosphère est dépendante de la qualité de la litière foliaire enfouie. La structure de la communauté microbienne déterminée par l’analyse des profils d’acides gras (PLFA) est modifiée par la présence de protozoaires pour la litière à C/N élevé. Les mycorhizes à arbuscules et les protozoaires présentent une complémentarité pour l’acquisition du C et de N par la plante. Les protozoaires remobilisent l’azote de la biomasse microbienne par leur activité de prédation. Les hyphes fongiques transportent du C récent issu de la plante vers des sites riches en matière organique non accessibles aux racines. Ainsi, l’activité de la communauté microbienne est stimulée et la disponibilité en N augmentée lorsque des protozoaires sont présents. Les perspectives de ce travail sont de déterminer si (i) les interactions étudiées dans ce dispositif modèle peuvent être généralisées à d’autres interactions impliquant d’autres espèces de champignons mycorhiziens et de protozoaires (ii) la phénologie de la plante et la composition des communautés végétales influence la nature et l’intensité des réponses obtenues / Plants interact with multiple root symbionts for fostering uptake of growth-limiting nutrients. In turn, plants allocate a variety of organic resources in form of energy-rich rhizodeposits into the rhizosphere, stimulating activity, growth and modifying diversity of microorganisms. The aim of my study was to understand how multitrophic rhizosphere interactions feed back to plant N nutrition, assimilate partitioning and growth. Multitrophic interactions were assessed in a single-plant microcosm approach, with arbuscular mycorrhizal fungi (Glomus intraradices) and bacterial feeding protozoa (Acanthamoeba castellanii) as model root symbionts. Stable isotopes enabled tracing C (13C) and N (15N) allocation in the plant and into the rhizosphere. Plant species identity is a major factor affecting plant-protozoa interactions in terms of N uptake and roots and shoot morphology. Plants adjusted C allocation to roots and into the rhizosphere depending on litter quality and the presence of bacterial grazers for increasing plant growth. The effect of protozoa on the structure of microbial community supplied with both, plant C and litter N, varied with litter quality added to soil. AM-fungi and protozoa interact to complement each other for plant benefit in C and N acquisition. Protozoa re-mobilized N from fast growing rhizobacteria and by enhancing microbial activity. Hyphae of AM fungi acted as pipe system, translocating plant derived C and protozoan remobilized N from source to sink regions. Major perspectives of this work will be to investigate whether (i) multitrophic interactions in our model system can be generalized to other protozoa-mycorrhiza-plant interactions (ii) these interactions are depending on plant phenology and plant community composition
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Soil chemical and biological changes through the N2 fixation of black locust (Robinia pseudoacacia L.) - A contribution to the research of tree neophytes / Bodenchemische und -biologische Veränderungen durch die N-Fixierung der Robinie (Robinia pseudoacacia L.) - Ein Beitrag zur Erforschung von BaumneophytenBerthold, Dirk 29 July 2005 (has links)
No description available.
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Plant species and global change agents as driving factors of rhizosphere processes and soil nematode communitiesCesarz, Simone 13 April 2012 (has links)
No description available.
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Effects of arbuscular mycorrhiza on plant growth of four ornamental annuals (Dianthus chinensis x barbatus, Impatiens wallerana, Petunia x hybrida and Viola x wittrockiana) commonly grown in South AfricaGouveia, Estevam Manuel Rodriques 07 1900 (has links)
Commercial AM fungi isolates, Rhizophagus clarus, Gigaspora gigantea, Funneliformis mosseae, Claroideoglomus etunicatum and Paraglomus occulum were tested on four seasonal ornamentals, Dianthus chinensis x barbatus, Impatiens wallerana, Petunia x hybrid and Viola x wittrockiana planted in peat-base medium. The experiment was conducted in a glasshouse with three replicates in a completely randomised design. Various vegetative (height, width, length, number of leaves, leaf area and dry biomass) and reproductive (number of flowers and buds) plant parts were measured in the course of three months. AM fungi was found to increase seedling growth and reduced seedling mortality rate of all the plants studied. Inoculated plants produced more leaves (16-33%) and grew taller (12-28%). Dry biomass of inoculated Dianthus, Impatiens and Viola plants were significantly increased by 25-53%. All plants under low colonisation rates displayed mycotrophic qualities and net growth output thereof were found to be similar to plants with equal or higher colonisation rate. Mortality were less frequent in inoculated plants and they were also less susceptible to transplant shock. / Agriculture, Animal Health and Human Ecology / M. Sc. (Ornamental Horticulture)
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Le microbiote rhizosphérique et racinaire du bleuetier sauvageMorvan, Simon 08 1900 (has links)
Le bleuet sauvage (Vaccinium angustifolium Ait. et V. myrtilloides Michaux) représente un marché en plein essor au Canada, premier pays producteur et exportateur mondial de ce fruit. Pour faire face à la demande, les producteurs cherchent continuellement à adapter leurs pratiques de production dans le but d’améliorer leur rendement et l'état de santé de leurs bleuetiers. Or, les micro-organismes présents dans les racines et dans le sol jouent un rôle non négligeable en lien avec la santé des plantes. Ce microbiote est donc d’intérêt d’un point de vue agronomique, pourtant, contrairement à d’autres cultures, très peu d’études se sont penchées spécifiquement sur le microbiote du milieu racinaire du bleuetier sauvage. Ce doctorat s’inscrit donc dans l’optique d’accroître les connaissances sur les communautés bactériennes et fongiques présentes dans les bleuetières au Québec. Les objectifs de ce projet sont de détecter les taxons qui pourraient avoir un impact sur les variables agronomiques des bleuetiers telles que le rendement; d’identifier les variables physico-chimiques du sol influençant ces communautés; et d’étudier les impacts que peuvent avoir les différentes pratiques agricoles, telles que la fertilisation et la fauche thermique, sur ces micro-organismes.
Nous nous sommes appuyés sur le séquençage de nouvelle génération et le métacodage à barres de l’ADN environnemental de nos échantillons de racines et de sol afin d’obtenir une analyse des communautés bactériennes et fongiques de la rhizosphère et des racines des bleuetiers. Les analyses multivariées effectuées par la suite permettent de comparer ces communautés et de voir si certaines espèces sont spécifiques à une condition particulière.
Dans l’ensemble, cette thèse a donc permis de caractériser les communautés fongiques et bactériennes du milieu racinaire du bleuetier sauvage in situ dans plusieurs bleuetières du Québec. De nombreuses espèces de champignons mycorhiziens éricoïdes ont été systématiquement identifiées dans les trois études et leur prédominance suggère leur importance pour le bleuetier sauvage. Nous avons également trouvé que l’ordre bactérien des Rhizobiales, connu pour sa capacité à fixer l’azote atmosphérique, occupait une part importante de la communauté bactérienne. Les études sur la fertilisation et la fauche thermique ont démontré que ces deux pratiques agricoles avaient peu d’impact significatif sur les communautés microbiennes étudiées. Enfin, cette thèse donne des pistes de réflexion sur la fixation d’azote par les communautés bactériennes et pose les premières bases pour des essais de bio-inoculation avec les espèces fongiques et bactériennes détectées ayant un potentiel impact bénéfique sur la culture des bleuets sauvages. / The wild blueberry (Vaccinium angustifolium Ait. and V. myrtilloides Michaux) market is booming in Canada, the world's leading producer and exporter of this fruit. In order to meet the demand, growers are constantly trying to adapt their production practices to improve their yields and the health of their blueberry fields. Micro-organisms present in the roots and in the soil play a significant role in the health of the plants. This microbiota is therefore of interest from an agronomic point of view, yet, contrary to other crops, very few studies have been conducted specifically on the microbiota of the root environment of wild blueberries. This doctoral project therefore aims at increasing our knowledge of the bacterial and fungal communities present in wild blueberry fields in Quebec. The objectives of this project are to detect taxa that could have an impact on agronomic variables of wild blueberry fields such as fruit yield; to identify soil physico-chemical variables influencing these communities; and to study the impacts that different agricultural practices, such as fertilization or thermal pruning, may have on these micro-organisms.
We relied on next generation sequencing and metabarcoding of environmental DNA from our root and soil samples to obtain an analysis of the bacterial and fungal communities in the rhizosphere and roots of blueberry shrubs. Subsequent multivariate analyses allow us to compare these communities and see if certain species are specific to a particular condition.
Overall, this thesis has characterized the fungal and bacterial communities in the root environment of wild blueberry in situ in several Quebec wild blueberry fields. Numerous species of ericoid mycorrhizal fungi were systematically identified in all three studies, and their predominance suggests their importance to wild blueberries. We also found that the bacterial order Rhizobiales, known for its ability to fix atmospheric nitrogen, occupied an important part of the bacterial community. Studies on fertilization and thermal mowing showed that these two agricultural practices have limited significant impacts on the microbial communities studied. Finally, this thesis provides insights into nitrogen fixation by bacterial communities and lays the groundwork for bio-inoculation trials with the fungal and bacterial species detected to have a potential beneficial impact on wild blueberry cultivation.
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Assessing the role of native plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) isolated from Cameroon soil as bio-inoculant in improving plant growthTchuisseu Tchakounte, Gylaine Vanissa 10 March 2021 (has links)
Der Mangel an Nährstoffen im Boden, hauptsächlich an Phosphor (P) und Stickstoff (N), verbunden mit einem hohen Salzgehalt und der generellen Verarmung landwirtschaftlicher Böden , sind ein ernstes Problem für die landwirtschaftliche Produktion weltweit. Daher besteht ein dringender Bedarf an Forschung und Entwicklung geeigneter landwirtschaftlicher Praktiken, um ungünstige Bodenbedingungen zu verringern und wenn möglich die Fruchtbarkeit von Kulturland wiederherzustellen. Die Verwendung von Rhizobakterien, die das Pflanzenwachstum (PGPR) fördern, kann sich bei der Entwicklung von Strategien zur Erleichterung des Pflanzenwachstums unter normalen Wachstumsbedingungen sowie unter abiotischen Stress als nützlich erweisen. Diese Bakterien bieten ihren pflanzlichen Wirten Vorteile, indem sie die Aufnahme von Bodenmineralien fördern und Pflanzen vor schädlichen Umwelteinflüssen schützen. Die vorliegende Arbeit bewertet die Rolle von in Kamerun natürlich vorkommenden PGPR an Mais und untersucht deren Potenzial als Bioimpfstoffe zur Steigerung des Pflanzenwachstums in Kamerun. Wir prüfen die Hypothese, dass einheimische Bakteriengemeinschaften aus Kamerun einen hohen Anteil an Bakterien aufweisen, deren Eigenschaften Kulturpflanzen helfen, mit ungünstigen Bedingungen umzugehen. In der vorliegenden Arbeit wurden dazu Bakteriengemeinschaften der Rhizosphäre von in Kamerun angebautem Mais isoliert und untersucht. Zum ersten Mal erfolgte eine umfassende phylogenetische Zuordnung aller kultivierbaren Bakterien, auf Grundlage ihrer potenziellen Fähigkeiten zur Förderung des Pflanzenwachstums. / Nutrient deficiencies in soil, mainly in phosphorus (P) and nitrogen (N), coupled to salinity and the impoverishment of agricultural soils, are a severe problem for agricultural production worldwide. Therefore, there is an urgent need for research and development of more suitable agricultural practices in order to reduce unfavorable conditions, and if possible, to restore the fertility of cultivated lands. The use of rhizobacteria, which promote plant growth (PGPR), can prove useful in developing strategies to facilitate plant growth under normal as well as under abiotic stress conditions. These bacteria offer benefits to plant hosts by promoting the uptake of soil minerals and protecting plants from environmental stresses. The thesis evaluates the role of native PGPR associated with maize as potential bio-inoculants for plants growth in Cameroon. We hypothesized that native bacterial communities from Cameroon include a high potential of bacteria helping the plant cope with unfavorable conditions. Here, we provide for the first time a comprehensive phylogenetic affiliation of cultivable bacterial communities associated with maize rhizosphere grown in Cameroon in relationship to their potential plant growth-promoting abilities.
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Les racines cachées de la phytoremédiation : décryptage métabolomique des mécanismes d’exsudation racinaire pour la tolérance à l’arsenicFrémont, Adrien 01 1900 (has links)
Les sols représentent une ressource non renouvelable qui soutient 95% de la production alimentaire mondiale. Cependant, les sols sont de plus en plus impactés par la pollution chimique anthropique, menaçant la santé humaine et l’environnement. Parmi les polluants les plus répandus dans les sols, l'arsenic est aussi l’un des plus dommageables pour la santé humaine, touchant près de 200 millions de personnes dans le monde. Pour limiter la contamination des sols, les approches conventionnelles de remédiation reposent principalement sur l'excavation et l'enfouissement des sols contaminés, mais sont incompatibles avec les grandes surfaces concernées par la contamination chimique, pouvant s’étendre sur des millions d’hectares. Une solution novatrice utilise les plantes et les microorganismes associés pour extraire, dégrader ou stabiliser les contaminants in situ dans une approche dite de phytoremédiation. L'exsudation d'une grande diversité de métabolites des racines dans le sol environnant serait un mécanisme essentiel qui permet aux plantes de tolérer et de détoxifier les contaminants du sol. Cependant, l’environnement chimique de la rhizosphère et les interactions complexes entre les exsudats racinaires et les contaminants restent largement inconnus. L'objectif de cette thèse est de faire progresser la compréhension de l'exsudation racinaire en réponse à la contamination et de son impact sur le devenir de l'arsenic dans la rhizosphère.
Le Chapitre 1 rapporte un nouveau système de croissance à petite échelle, hautement reproductible, développé pour capturer et caractériser les exsudats racinaires. En utilisant une analyse métabolomique non ciblée basée sur la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse, l’espèce légumineuse Lupinus albus a été examinée pour identifier les différences significatives dans l’exsudation d’un large spectre de composés dans la rhizosphère. Cette approche a révélé les classes prédominantes de composés exsudés et leurs variations en réponse à la contamination, notamment les coumarines, connues pour être impliquées dans les stratégies d'acquisition de nutriments chez les plantes, ainsi que l'exsudation inattendue de phytochélatines, connues pour participer à la complexation et à la détoxification intracellulaire de l'arsenic. Pour confirmer l'exsudation des phytochélatines, une expérience supplémentaire a été menée et a permis de valider l'exsudation des phytochélatines comme mécanisme potentiel de tolérance à l'arsenic dans la rhizosphère.
Le Chapitre 2 examine plus en détail les mécanismes d'exsudation des phytochélatines et leurs interactions avec l'arsenic chez Lupinus albus. Grâce à l'inhibition chimique des principales voies de synthèse et d'exsudation des phytochélatines, ce chapitre fournit les premières observations de l’exsudation active de complexes arsenic-phytochélatine chez les plantes, pouvant jouer un rôle critique dans la détoxification de l'arsenic. À partir de ces observations, le chapitre 2 propose une révision du modèle actuel d'efflux d'arsénite des racines et met en évidence l'exsudation de complexes arsenic-phytochélatine comme mécanisme jusque-là inconnu de détoxification chez les plantes.
Dans le Chapitre 3, les différentes stratégies employées en réponse à la contamination à l'arsenic chez Lupinus albus et Salix miyabeana sont explorées en profondeur par différents essais en pots et à plus grande échelle, directement sur le terrain. Ces deux espèces, illustrant différents traits fonctionnels importants pour la phytoremédiation, révèlent des adaptations distinctes ainsi que des stratégies d’exsudation conservées en réponse à l'arsenic. Les résultats présentés dans ce chapitre révèlent en particulier le rôle central de l'exsudation de phytochélatines dans la rhizosphère de ces deux espèces, pourtant éloignées phylogénétiquement. Notamment, la découverte de complexes phytochélatine-arsenic dans la rhizosphère des deux espèces souligne l'importance des mécanismes extracellulaires dans la détoxification de l'arsenic chez les plantes. De plus, les mesures sur le terrain soutiennent les implications de l'exsudation des phytochélatines en tant qu’adaptation à l'exposition à l'arsenic en conditions réelles. En résumé, ce chapitre fournit de nouvelles perspectives sur l'interaction complexe entre les plantes et les sols lors de la phytoremédiation de l'arsenic.
Dans l'ensemble, cette thèse présente de nouvelles stratégies d'exsudation chez deux espèces phytoremédiatrices majeures et apporte de nouvelles connaissances sur la façon dont l'investissement de ressources dans la rhizosphère peut aider les plantes à tolérer, voire à surmonter, l'effet de la pollution anthropique sur l'environnement. Comprendre ces interactions naturelles est essentiel pour aider à concevoir des stratégies de gestion durables des terres, visant à réduire l'impact à long terme des activités humaines sur les sols. / Soils represent a non-renewable resource supporting 95% of global food production. However, soils face increasing threats from anthropogenic chemical pollution, creating an environmental burden impacting human and environmental health worldwide. Arsenic is one of the most widespread soil contaminants, thought to affect over 200 million people globally and posing substantial threats to public health. To limit contamination of soils, conventional remediation approaches rely on soil excavation and burial, but are incompatible with the extensive problem of soil contamination, often impacting millions of hectares. An innovative solution is to use phytoremediation to harness plants' natural abilities to extract or degrade soil contaminants. The exudation of a wide diversity of metabolites from roots into the surrounding soil is thought to be an essential mechanism used by plants to modify challenging soil environments. However, the extent and variation of root exudation remains largely uncharacterised for many important crops. The objective of this thesis is to advance the understanding of root exudation in response to contamination and how it impacts the fate of arsenic in the rhizosphere.
Chapter 1 reports a novel small-scale but highly reproducible growth system developed to capture and characterise root exudates. Using untargeted liquid chromatography-tandem mass spectrometry-based metabolomic analysis, the leguminous crop white lupin (Lupinus albus) was scrutinised to identify significant differences in exuded compounds within the rhizosphere. This approach revealed the predominant classes of exuded compounds in response to contamination, including coumarins, known to be involved in plant nutrient acquisition strategies, as well as unexpected phytochelatin exudation, known to participate in intracellular arsenic complexation and detoxification. A validatory experiment was conducted and confirmed the exudation of phytochelatins as a potential arsenic tolerance mechanism for rhizosphere detoxification.
Chapter 2 further investigates the mechanisms of phytochelatin exudation and their interactions with arsenic in Lupinus albus. Through chemical inhibition of key root exudates synthesis and exudation mechanisms, this chapter provides the first evidence that plants actively exude arsenic-phytochelatin complexes, which may function as a critical step for arsenic detoxification and tolerance. From this evidence, Chapter 2 provides a tentative revision of the current model of arsenite efflux from roots and demonstrates that arsenic-phytochelatin exudation may be an active mechanism conferring arsenic tolerance.
In Chapter 3, the different strategies employed in response to arsenic contamination in Lupinus albus and Salix miyabeana were extensively scrutinised in larger-scale pot and field trials, to capture the diversity of rhizosphere metabolites within constructed and real-world soils. These species, illustrating different important functional traits for phytoremediation, revealed distinct as well as more conserved root exudate adaptations to arsenic. Most importantly, the findings presented in this chapter reveal a conserved and pivotal role for extracellular phytochelatin exudation in the rhizosphere of these distantly related phytoremediating species. The discovery of phytochelatin-arsenic complexes in the rhizosphere of both species underscores the importance of extracellular mechanisms in plant arsenic detoxification. Furthermore, field assessments supported the real-world implications of phytochelatin exudation as an adaptive response to arsenic exposure. In summary, this chapter provides novel insights into the complex interplay between plants and soils in arsenic phytoremediation.
Overall, this thesis presents novel exudation strategies in two major phytoremediation species and brings new knowledge on how investment of resources in the rhizosphere can help plants tolerate, or even overcome, the effect of anthropogenic pollution upon the natural environment. Understanding these mechanisms is vital to devise sustainable land management strategies to reduce the long-term impact of human activity on soils around the world.
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Thousand Cankers Disease of Eastern Black Walnut: Ecological Interactions in the Holobiont of a Bark Beetle-Fungal DiseaseGeoffrey M Williams (11186766) 27 July 2021 (has links)
<p>Eastern black walnut (<i>Juglans
nigra</i> L.) ranks among the most highly valued timber species in the central
hardwood forest and across the world. This valuable tree fills a critical role
in native ecosystems as a mast bearing pioneer on mesic sites. Along with other
<i>Juglans</i> spp. (Juglandaceae), <i>J. nigra</i> is threatened by thousand
cankers disease (TCD), an insect-vectored disease first described in 2009. TCD
is caused by the bark beetle <i>Pityophthorus
juglandis</i> Blackman (Corthylini) and the phytopathogenic fungus <i>Geosmithia morbida</i> Kol. Free. Ut. &
Tiss. (Bionectriaceae). Together, the <i>P.
juglandis</i>-<i>G. morbida</i> complex has
expanded from its historical range in southwest North America throughout the
western United States (U.S.) and Europe. This range expansion has led to
widespread mortality among naïve hosts <i>J.
nigra</i> and <i>J. regia</i> planted
outside their native distributions.</p>
<p> The severity
of TCD was previously observed to be highest in urban and plantation
environments and outside of the host native range. Therefore, the objective of
this work was to provide information on biotic and abiotic environmental
factors that influence the severity and impact of TCD across the native and
non-native range of <i>J. nigra</i> and
across different climatic and management regimes. This knowledge would enable a
better assessment of the risk posed by TCD and a basis for developing
management activities that impart resilience to natural systems. Through a
series of greenhouse-, laboratory- and field-based experiments, environmental
factors that affect the pathogenicity and/or survival of <i>G. morbida</i> in <i>J. nigra</i>
were identified, with a focus on the microbiome, climate, and opportunistic
pathogens. A number of potentially important interactions among host, vector,
pathogen and the rest of the holobiont of TCD were characterized. The <i>holobiont</i> is defined as the whole
multitrophic community of organisms—including <i>J. nigra</i>, microinvertebrates, fungi and bacteria—that interact with
one another and with the host.</p>
<p>Our findings indicate that
interactions among host, vector, pathogen, secondary pathogens, novel microbial
communities, and novel abiotic environments modulate the severity of TCD in
native, non-native, and managed and unmanaged contexts. Prevailing climatic
conditions favor reproduction and spread of <i>G.
morbida</i> in the western United States due to the effect of wood moisture
content on fungal competition. The microbiome of soils, roots, and stems of
trees and seedlings grown outside the host native range harbor distinct,
lower-diversity communities of bacteria and fungi compared to the native range,
including different communities of beneficial or pathogenic functional groups
of fungi. The pathogen <i>G. morbida</i> was
also associated with a distinct community of microbes in stems compared to <i>G. morbida</i>-negative trees. The soil
microbiome from intensively-managed plantations facilitated positive feedback
between <i>G. morbida</i> and a
disease-promomting endophytic <i>Fusarium
solani</i> species complex sp. in roots of <i>J.
nigra</i> seedlings. Finally, the nematode species <i>Bursaphelenchus juglandis</i> associated with <i>P. juglandis</i> synergizes with <i>G.
morbida</i> to cause foliar symptoms in seedlings in a shadehouse; conversely,
experiments and observations indicated that the nematode species <i>Panagrolaimus</i> sp. and cf. <i>Ektaphelenchus</i> sp. could suppress WTB
populations and/or TCD outbreaks.</p>
<p>In conclusion, the composition,
function, and interactions within the <i>P.
juglandis</i> and <i>J. nigra</i> holobiont play
important roles in the TCD pathosystem. Managers and conservationists should be
aware that novel associations outside the host native range, or in monocultures,
intensive nursery production, and urban and low-humidity environments may favor
progression of the disease through the effects of associated phytobiomes,
nematodes, and climatic conditions on disease etiology. Trees in higher
diversity, less intensively managed growing environments within their native
range may be more resilient to disease. Moreover, expatriated, susceptible host
species (<i>i.e.</i>, <i>J. nigra</i>) growing in environments that are favorable to novel pests
or pest complexes (<i>i.e.</i>, the western
U.S.) may provide connectivity between emergent forest health threats (<i>i.e.</i>, TCD) and native host populations (<i>i.e.</i>, <i>J. nigra</i> in its native range).</p>
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