Masterarbeit
Maurus Landolt
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.