1. Alder and the Golden Fleece: high diversity of Frankia and ectomycorrhizal fungi revealed from Alnus glutinosa subsp. barbata roots close to a Tertiary and glacial refugium
- Author
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Roy, Melanie, Pozzi, Adrien, Gareil, Raphaëlle, Nagati, Melissande, Manzi, Sophie, Nouioui, Imen, Sharikadze, Nino, Jargeat, Patricia, Gryta, Hervé, Moreau, Pierre-Arthur, Fernandez, Maria, Gardes, Monique, Evolution et Diversité Biologique (EDB), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Ecologie Microbienne - UMR 5557 (LEM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS), Evolution, adaptation et comportement, Département écologie évolutive [LBBE], Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ilia State University [Tbilisi], Impact de l'environnement chimique sur la santé humaine (IMPECS), Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)-Université de Lille, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL), Impact de l'environnement chimique sur la santé humaine - ULR 4483 (IMPECS), Université de Lille-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lyon-Université de Lyon-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Evolution et Diversité Biologique ( EDB ), Institut de Recherche pour le Développement ( IRD ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Ecologie microbienne ( EM ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon ( ENVL ) -Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -VetAgro Sup ( VAS ), Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive ( LBBE ), Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Department of Neurobiology , Ilia State University, Tbilisi, Georgia, Impact de l'environnement chimique sur la santé humaine ( IMPECS ), and Université de Lille-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] ( CHRU Lille )
- Subjects
[SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes ,[ SDV.SA.SDS ] Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences/Soil study ,lcsh:Medicine ,[ SDV.MP.BAC ] Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology ,[SDV.SA.SDS]Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences/Soil study ,Alnus ,Glacial refugia ,[SDV.BID.SPT]Life Sciences [q-bio]/Biodiversity/Systematics, Phylogenetics and taxonomy ,[ SDV.SA.SF ] Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences/Silviculture, forestry ,[SDV.SA.SF]Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences/Silviculture, forestry ,MESH : Tertiary refugia ,[ SDV.EE.IEO ] Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Symbiosis ,Colchis ,Alnicola ,MESH: Colchis ,MESH: Tertiary refugia ,[ SDV.MP.MYC ] Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Mycology ,MESH: Alnus ,[SDV.MP.MYC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Mycology ,MESH : Alnicola ,[ SDE.BE ] Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology ,MESH : Glacial refugia ,MESH : Frankia ,[SDV.BID.EVO]Life Sciences [q-bio]/Biodiversity/Populations and Evolution [q-bio.PE] ,lcsh:R ,fungi ,MESH : Ectomycorrhiza ,MESH: Frankia ,[SDV.MP.BAC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology ,MESH: Alnicola ,MESH: Glacial refugia ,Ectomycorrhiza ,[ SDE.MCG ] Environmental Sciences/Global Changes ,[ SDV.BID.EVO ] Life Sciences [q-bio]/Biodiversity/Populations and Evolution [q-bio.PE] ,MESH : Alnus ,MESH: Ectomycorrhiza ,Frankia ,MESH : Colchis ,[SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology ,[ SDV.BID.SPT ] Life Sciences [q-bio]/Biodiversity/Systematics, Phylogenetics and taxonomy ,[SDV.EE.IEO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Symbiosis - Abstract
International audience; Background. Recent climatic history has strongly impacted plant populations, but little is known about its effect on microbes. Alders, which host few and specific symbionts, have high genetic diversity in glacial refugia. Here, we tested the prediction that communities of root symbionts survived in refugia with their host populations. We expected to detect endemic symbionts and a higher species richness in refugia as compared to recolonized areas. Methods. We sampled ectomycorrhizal (EM) root tips and the nitrogen-fixing actino-mycete Frankia communities in eight sites colonized by Alnus glutinosa subsp. barbata close to the Caucasus in Georgia. Three sites were located in the Colchis, one major Eurasian climatic refugia for Arcto-Tertiary flora and alders, and five sites were located in the recolonized zone. Endemic symbionts and plant ITS variants were detected by comparing sequences to published data from Europe and another Tertiary refugium, the Hyrcanian forest. Species richness and community structure were compared between sites from refugia and recolonized areas for each symbionts. Results. For both symbionts, most MOTUs present in Georgia had been found previously elsewhere in Europe. Three endemic Frankia strains were detected in the Colchis vs two in the recolonized zone, and the five endemic EM fungi were detected only in the recolonized zone. Frankia species richness was higher in the Colchis while the contrary was observed for EM fungi. Moreover, the genetic diversity of one alder specialist Alnicola xanthophylla was particularly high in the recolonized zone. The EM communities occurring in the Colchis and the Hyrcanian forests shared closely related endemic species. Discussion. The Colchis did not have the highest alpha diversity and more endemic species, suggesting that our hypothesis based on alder biogeography may not apply to alder’s symbionts. Our study in the Caucasus brings new clues to understand symbioses biogeography and their survival in Tertiary and ice-age refugia, and reveals that isolated host populations could be of interest for symbiont diversity conservation.
- Published
- 2017