Responses of Engelmann spruce to inoculation with Leptographium abietinum, a symbiotic fungus of the North American spruce beetle

Symbiotic fungi associated with tree-killing bark beetles can alter host-tree physiology with consequences for tree survival, and symbiont genetic variation and environmental variability may impact these interactions. Here, we test whether multiple genetically distinct isolates of a symbiotic fungus (Leptographium abietinum (Peck) M.J. Wingf.) associated with North American spruce beetle (Dendroctonus rufipennis (Kirby, 1837)) vary in their ability to manifest defensive responses consistent with disease symptoms in seedlings of Engelmann spruce (Picea engelmannii Parry ex Engelm.), a primary host-tree species for the beetle-fungus complex in North America. Our experiments incorporate variation in both host-tree water availability and host defenses (phloem monoterpene concentration). Three central findings emerged: (i) isolates varied considerably in their effects on host trees--inoculation with L. abietinum isolates from Colorado caused significantly larger phloem lesions than isolates from Wyoming, though all isolates caused phloem oxidation; (ii) neither water availability nor spruce phloem monoterpene concentrations impacted lesion formation; and (iii) both inoculation with L. abietinum and water deficit inhibited the formation of callus tissue at wound sites. We conclude that L. abietinum isolates vary in their virulence and that inoculation is not lethal but may benefit beetles by altering tree defensive responses. Key words: Dendroctonus, ophiostomatoid fungi, phytopathogen, symbiosis. Les champignons symbiotiques associes aux scolytes qui causent la mort des arbres peuvent modifier la physiologie de l'arbre hote, ce qui a des repercussions sur la survie des arbres, et la variation genetique des symbiotes ainsi que la variabilite environnementale peuvent avoir un impact sur ces interactions. Dans cette etude, nous avons teste si de multiples isolats genetiquement distincts du champignon symbiotique (Leptographium abietinum (Peck) M.J. Wingf.) associe au dendroctone nordamericain de l'epinette (Dendroctonus rupipennis (Kirby, 1837)) varient quant a leur capacite a susciter des reactions de defenses consistantes avec les symptomes de maladie chez des semis d'epinette d'Engelmann (Picea engelmannii Parry ex Engelm.), une des principales especes d'arbre hote du complexe scolyte-champignon en Amerique du Nord. Nos experiences incorporent a la fois la variation de la disponibilite de l'eau pour l'arbre hote et celle des defenses de l'arbre hote (concentration des monoterpenes dans le phloeme). Trois resultats principaux ressortent : (i) les isolats variaient considerablement quant a leurs effets sur les arbres hotes; l'inoculation avec des isolats de L. abietinum provenant du Colorado a cause des lesions significativement plus importantes dans le phloeme que les isolats provenant du Wyoming, quoique tous les isolats aient cause l'oxydation du phloeme, (ii) cependant, ni la disponibilite de l'eau, ni la concentration des monoterpenes dans le phloeme de l'epinette n'ont eu d'impact sur la formation des lesions, (iii) tant l'inoculation avec L. abietinum qu'un deficit hydrique ont inhibe la formation de tissus calleux a l'endroit de la blessure. Nous concluons que les isolats de L. abietinum varient quant a leur virulence et que l'inoculation n'est pas letale mais peut etre benefique pour les scolytes en alterant les reactions de defense de l'arbre. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : Dendroctonus, champignons ophiostomatoides, phytopathogene, symbiose.
Introduction Over the past decade, significant decline of spruce-fir forest has been documented across the western United States; much of this decline is attributed to North American spruce beetle (Dendroctonus [...]