Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/1822/8956

TitleEffects of fungal diversity and cadmium on leaf litter decomposition in streams: studies in microcosms
Author(s)Fernandes, Isabel Rodrigues
Advisor(s)Cássio, Fernanda
Pascoal, Cláudia
Issue date31-Oct-2008
Abstract(s)Biodiversity loss caused by anthropogenic activities has been observed, but the consequences to ecosystem functioning are not fully understood yet. Freshwater environments are among the most endangered in the world, being metal pollution of great concern due to metal non-degradability and biomagnification along food webs. Aquatic hyphomycetes play a key role in plant litter decomposition in freshwater ecosystems, and a positive relationship has been established between fungal diversity and this ecosystem-level process. This increases the interest in better understanding the relationship between fungal diversity and leaf decomposition under metal stress. Three aquatic hyphomycete species (Articulospora tetracladia, Tricladium splendens TS100 and Flagellospora curta FC39) and two strains of the same species with different background (A. tetracladia AT72 and AT61, isolated from a clean and metal-polluted stream, respectively) were selected. Monocultures and multicultures of all possible combinations of 2 and 3 species (never mixing the two strains from the same species) were used to evaluate the effects of species diversity, as species number and identity, on leaf decomposition, fungal biomass and sporulation in the absence or presence of cadmium (Cd). For each fungal isolate, ergosterol-to-biomass conversion factors were calculated and Real-Time Polimerase Chain Reaction assays were developed to discriminate the contribution of each species to total biomass production in multicultures. The ergosterol content varied with growth phase and fungal isolate but not with metal exposure. The isolates FC39 and AT61 were more tolerant to Cd than TS100 and AT72, suggesting that metal tolerance can be not only species-specific but also strain-specific. Cadmium exposure and species identity affected leaf mass loss, fungal biomass and sporulation, while species number only affected the last two parameters. In control conditions, fungal biomass was higher in multicultures than that expected from the sum of biomasses in monocultures, mainly as a result of complementarity between species. Under Cd exposure, fungal biomasses were lower than that expected from the sum of monocultures and competitive interactions between fungal species appeared to occur. The presence of a key-species was suggested by the increased fungal biomasses in multicultures with A. tetracladia and the lower fungal biomasses, sporulations and leaf mass losses when this species was absent. Moreover, fungal performances and Cd tolerance were higher in treatments containing the strain of A. tetracladia isolated from the polluted site comparing to treatments with the strain isolated from the clean site. These findings emphasize the importance of strain traits for leaf decomposition and suggest that fungal populations adapted to metals may have better performances under metal stress than nonadapted ones, helping to maintain ecosystem processes.
As actividades antropogénicas têm levado a uma perda da biodiversidade não se conhecendo ainda na totalidade as consequências dessa perda para o funcionamento dos ecossistemas. Os ambientes de água doce estão entre os mais afectados do mundo, sendo a poluição por metais uma grande preocupação devido à sua não degradação e bioacumulação ao longo das cadeias alimentares. Os hifomicetos aquáticos desempenham um papel importante no processo de decomposição da folhada em águas doces e a sua diversidade está positivamente relacionada com este processo. Assim, torna-se importante perceber melhor a relação entre a diversidade de fungos e a decomposição da folhada em condições de stress provocado pela exposição a metais. Neste trabalho, seleccionámos três espécies de hifomicetos aquáticos (Articulospora tetracladia, Tricladium splendens TS100 e Flagellospora curta FC39) e duas estirpes da mesma espécie (A. tetracladia AT72 e AT61 isoladas, respectivamente, de um rio limpo e poluído por metais). Monoculturas e culturas mistas de todas as combinações possíveis de 2 e de 3 espécies, nunca misturando as duas estirpes da mesma espécie, foram usadas para avaliar o efeito do número e da identidade das espécies na decomposição da folhada e na biomassa e taxas de esporulação dos fungos na presença ou ausência de cádmio (Cd). Foram calculados os factores de conversão ergosterol-biomassa e desenvolvidos ensaios de PCR em tempo real, utilizando a região ITS2 do rDNA, para avaliar a contribuição de cada espécie para a produção total de biomassa fúngica. O conteúdo em ergosterol variou com a fase de crescimento e com o isolado do fungo, mas não com a exposição ao metal. Os isolados FC39 e AT61 foram mais tolerantes ao Cd que os TS100 e AT72 sugerindo que, a tolerância a metal, para além de ser específica da espécie, pode ser específica da estirpe. A exposição ao Cd e a identidade das espécies afectaram a perda de massa da folha e a biomassa e a taxa de esporulação dos fungos, enquanto que o número de espécies apenas afectou os últimos dois parâmetros. Na ausência de Cd, a biomassa de fungo foi maior nas culturas mistas do que o esperado pela soma das biomassas nas monoculturas, devido essencialmente a efeitos de complementaridade entre as espécies. Sob exposição ao Cd, a biomassa de fungo nas misturas foi menor do que a esperada, provavelmente devido a competição entre as espécies de fungos. A. tetracladia parece ser uma espécie-chave dado que a biomassa de fungo, a perda de massa de folha e as taxas de esporulação foram menores nas culturas mistas em que esta espécie estava ausente. Além disso, a estirpe de A. tetracladia isolada do local poluído mostrou uma maior tolerância ao Cd comparativamente à estirpe isolada do local limpo. Estes resultados salientam a importância dos traços das estirpes para o processo de decomposição de folhada, sugerindo que populações de fungos adaptadas à presença de metais podem ter melhor desempenho sob stress metálico do que populações não adaptadas, o que pode ajudar a manter os processos do ecossistema.
TypeMaster thesis
DescriptionDissertação de Mestrado - Área de Especialização Genética Molecular
URIhttps://hdl.handle.net/1822/8956
AccessOpen access
Appears in Collections:BUM - Dissertações de Mestrado
DBio - Dissertações de Mestrado/Master Theses

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