Adaptation of a globally important coccolithophore to ocean warming and acidification

Regulating intracellular pH (pHi) is critical for optimising the metabolic activity of corals, yet mechanisms involved in pH regulation and the buffering capacity within coral cells are not well understood. Our study investigated how the presence of symbiotic dinoflagellates affects the response of pHi to pCO2-driven seawater acidification in cells isolated from Pocillopora damicornis. Using the fluorescent dye BCECF-AM, in conjunction with confocal microscopy, we simultaneously characterised the response of pHi in host coral cells and their dinoflagellate symbionts, in symbiotic and non-symbiotic states under saturating light, with and without the photosynthetic inhibitor DCMU. Each treatment was run under control (pH 7.8) and CO2 acidified seawater conditions (decreasing pH from 7.8 - 6.8). After two hours of CO2 addition, by which time the external pH (pHe) had declined to 6.8, the dinoflagellate symbionts had increased their pHi by 0.5 pH units above control levels. In contrast, in both symbiotic and non-symbiotic host coral cells, 15 min of CO2 addition (0.2 pH unit drop in pHe) led to cytoplasmic acidosis equivalent to 0.4 pH units. Despite further seawater acidification over the duration of the experiment, the pHi of non-symbiotic coral cells did not change, though in host cells containing a symbiont cell the pHi recovered to control levels. This recovery was negated when cells were incubated with DCMU. Our results reveal that photosynthetic activity of the endosymbiont is tightly coupled with the ability of the host cell to recover from cellular acidosis after exposure to high CO2 / low pH.

Natural high pCO2 increases autotrophy in Anemonia viridis (Anthozoa) as revealed from stable isotope (C, N) analysis

Contemporary cnidarian-algae symbioses are challenged by increasing CO2 concentrations (ocean warming and acidification) affecting organisms' biological performance. We examined the natural variability of carbon and nitrogen isotopes in the symbiotic sea anemone Anemonia viridis to investigate dietary shifts (autotrophy/heterotrophy) along a natural pCO2 gradient at the island of Vulcano, Italy. delta 13C values for both algal symbionts (Symbiodinium) and host tissue of A. viridis became significantly lighter with increasing seawater pCO2. Together with a decrease in the difference between delta 13C values of both fractions at the higher pCO2 sites, these results indicate there is a greater net autotrophic input to the A. viridis carbon budget under high pCO2 conditions. delta 15N values and C/N ratios did not change in Symbiodinium and host tissue along the pCO2 gradient. Additional physiological parameters revealed anemone protein and Symbiodinium chlorophyll a remained unaltered among sites. Symbiodinium density was similar among sites yet their mitotic index increased in anemones under elevated pCO2. Overall, our findings show that A. viridis is characterized by a higher autotrophic/heterotrophic ratio as pCO2 increases. The unique trophic flexibility of this species may give it a competitive advantage and enable its potential acclimation and ecological success in the future under increased ocean acidification.

Experimental data on photophysiology and growth rates of the invasive foraminifera Amphistegina lobifera showing high thermal tolerance from the Eastern Mediterranean and the Gulf of Aqaba

Invasive species allow an investigation of trait retention and adaptations after exposure to new habitats. Recent work on corals from the Gulf of Aqaba (GoA) shows that tolerance to high temperature persists thousands of years after invasion, without any apparent adaptive advantage. Here we test whether thermal tolerance retention also occurs in another symbiont-bearing calcifying organism. To this end, we investigate the thermal tolerance of the benthic foraminifera Amphistegina lobifera from the GoA (29° 30.14167 N 34° 55.085 E) and compare it to a recent "Lessepsian invader population" from the Eastern Mediterranean (EaM) (32° 37.386 N, 34°55.169 E). We first established that the studied populations are genetically homogenous but distinct from a population in Australia, and that they contain a similar consortium of diatom symbionts, confirming their recent common descent. Thereafter, we exposed specimens from GoA and EaM to elevated temperatures for three weeks and monitored survivorship, growth rates and photophysiology. Both populations exhibited a similar pattern of temperature tolerance. A consistent reduction of photosynthetic dark yields was observed at 34°C and reduced growth was observed at 32°C. The apparent tolerance to sustained exposure to high temperature cannot have a direct adaptive importance, as peak summer temperatures in both locations remain <32°C. Instead, it seems that in the studied foraminifera tolerance to high temperature is a conservative trait and the EaM population retained this trait since its recent invasion. Such pre-adaptation to higher temperatures confers A. lobifera a clear adaptive advantage in shallow and episodically high temperature environments in the Mediterranean under further warming.

Strontium isotopes and sedimentology of a marine Triassic succession (upper Ladinian) of the westernmost Tethys, Spain

Chemical Stratigraphy, or the study of the variation of chemical elements within sedimentary sequences, has gradually become an experienced tool in the research and correlation of global geologic events. In this paper 87Sr/ 86Sr ratios of the Triassic marine carbonates (Muschelkalk facies) of southeast Iberian Ranges, Iberian Peninsula, are presented and the representative Sr-isotopic curve constructed for the upper Ladinian interval. The studied stratigraphic succession is 102 meters thick, continuous, and well preserved. Previous paleontological data from macro and micro, ammonites, bivalves, foraminifera, conodonts and palynological assemblages, suggest a Fassanian-Longobardian age (Late Ladinian). Although diagenetic minerals are present in small amounts, the elemental data content of bulk carbonate samples, especially Sr contents, show a major variation that probably reflects palaeoenvironmental changes. The 87Sr/86Sr ratios curve shows a rise from 0.707649 near the base of the section to 0.707741 and then declines rapidly to 0.707624, with a final values rise up to 0.70787 in the upper part. The data up to meter 80 in the studied succession is broadly concurrent with 87Sr/86Sr ratios of sequences of similar age and complements these data. Moreover, the sequence stratigraphic framework and its key surfaces, which are difficult to be recognised just based in the facies analysis, are characterised by combining variations of the Ca, Mg, Mn, Sr and CaCO3 contents

La face cachée de la dune : communautés fongiques du sol: dynamique, succession et interactions avec la végétation d’un écosystème dunaire côtier aux Îles de la Madeleine, Qc

Les écosystèmes dunaires remplissent plusieurs fonctions écologiques essentielles comme celle de protéger le littoral grâce à leur capacité d’amortissement face aux vents et vagues des tempêtes. Les dunes jouent aussi un rôle dans la filtration de l’eau, la recharge de la nappe phréatique, le maintien de la biodiversité, en plus de présenter un attrait culturel, récréatif et touristique. Les milieux dunaires sont très dynamiques et incluent plusieurs stades de succession végétale, passant de la plage de sable nu à la dune bordière stabilisée par l’ammophile à ligule courte, laquelle permet aussi l’établissement d’autres herbacées, d’arbustes et, éventuellement, d’arbres. Or, la survie de ces végétaux est intimement liée aux microorganismes du sol. Les champignons du sol interagissent intimement avec les racines des plantes, modifient la structure des sols, et contribuent à la décomposition de la matière organique et à la disponibilité des nutriments. Ils sont donc des acteurs clés de l’écologie des sols et contribuent à la stabilisation des dunes. Malgré cela, la diversité et la structure des communautés fongiques, ainsi que les mécanismes influençant leur dynamique écologique, demeurent relativement méconnus. Le travail présenté dans cette thèse explore la diversité des communautés fongiques à travers le gradient de succession et de conditions édaphiques d’un écosystème dunaire côtier afin d’améliorer la compréhension de la dynamique des sols en milieux dunaires. Une vaste collecte de données sur le terrain a été réalisée sur une plaine de dunes reliques se trouvant aux Îles de la Madeleine, Qc. J’ai échantillonné plus de 80 sites répartis sur l’ensemble de ce système dunaire et caractérisé les champignons du sol grâce au séquençage à haut débit. Dans un premier temps, j’ai dressé un portait d’ensemble des communautés fongiques du sol à travers les différentes zones des dunes. En plus d’une description taxonomique, les modes de vie fongiques ont été prédits afin de mieux comprendre comment les variations au niveau des communautés de champignons du sol peuvent se traduire en changements fonctionnels. J’ai observé un niveau de diversité fongique élevé (plus de 3400 unités taxonomiques opérationnelles au total) et des communautés taxonomiquement et fonctionnellement distinctes à travers un gradient de succession et de conditions édaphiques. Ces résultats ont aussi indiqué que toutes les zones des dunes, incluant la zone pionière, supportent des communautés fongiques diversifiées. Ensuite, le lien entre les communautés végétales et fongiques a été étudié à travers l’ensemble de la séquence dunaire. Ces résultats ont montré une augmentation claire de la richesse spécifique végétale, ainsi qu’une augmentation de la diversité des stratégies d’acquisition de nutriments (traits souterrains lié à la nutrition des plantes, soit mycorhizien à arbuscule, ectomycorhizien, mycorhizien éricoide, fixateur d’azote ou non spécialisé). J’ai aussi pu établir une forte corrélation entre les champignons du sol et la végétation, qui semblent tous deux réagir de façon similaire aux conditions physicochimiques du sol. Le pH du sol influençait fortement les communautés végétales et fongiques. Le lien observé entre les communautés végétales et fongiques met l’emphase sur l’importance des interactions biotiques positives au fil de la succession dans les environnements pauvres en nutriments. Finalement, j’ai comparé les communautés de champignons ectomycorhiziens associées aux principales espèces arborescentes dans les forêts dunaires. J’ai observé une richesse importante, avec un total de 200 unités taxonomiques opérationnelles ectomycorhiziennes, appartenant principalement aux Agaricomycètes. Une analyse de réseaux n’a pas permis de détecter de modules (c'est-à-dire des sous-groupes d’espèces en interaction), ce qui indique un faible niveau de spécificité des associations ectomycorhiziennes. De plus, je n’ai pas observé de différences en termes de richesse ou de structure des communautés entre les quatre espèces hôtes. En conclusion, j’ai pu observer à travers la succession dunaire des communautés diversifiées et des structures distinctes selon la zone de la dune, tant chez les champignons que chez les plantes. La succession semble toutefois moins marquée au niveau des communautés fongiques, par rapport aux patrons observés chez les plantes. Ces résultats ont alimenté une réflexion sur le potentiel et les perspectives, mais aussi sur les limitations des approches reposant sur le séquençage à haut-débit en écologie microbienne.

Drosophila Adaptation to Viral Infection through Defensive Symbiont Evolution

Microbial symbionts can modulate host interactions with biotic and abiotic factors. Such interactions may affect the evolutionary trajectories of both host and symbiont. Wolbachia protects Drosophila melanogaster against several viral infections and the strength of the protection varies between variants of this endosymbiont. Since Wolbachia is maternally transmitted, its fitness depends on the fitness of its host. Therefore, Wolbachia populations may be under selection when Drosophila is subjected to viral infection. Here we show that in D. melanogaster populations selected for increased survival upon infection with Drosophila C virus there is a strong selection coefficient for specific Wolbachia variants, leading to their fixation. Flies carrying these selected Wolbachia variants have higher survival and fertility upon viral infection when compared to flies with the other variants. These findings demonstrate how the interaction of a host with pathogens shapes the genetic composition of symbiont populations. Furthermore, host adaptation can result from the evolution of its symbionts, with host and symbiont functioning as a single evolutionary unit.

Nitrate metabolism in the dinoflagellate Lingulodinium polyedrum

Les dinoflagellés sont des eucaryotes unicellulaires retrouvés dans la plupart des écosystèmes aquatiques du globe. Ces organismes amènent une contribution substantielle à la production primaire des océans, soit en tant que membre du phytoplancton, soit en tant que symbiontes des anthozoaires formant les récifs coralliens. Malheureusement, ce rôle écologique majeur est souvent négligé face à la capacité de certaines espèces de dinoflagellés à former des fleurs d'eau, parfois d'étendue et de durée spectaculaires. Ces floraisons d'algues, communément appelées "marées rouges", peuvent avoir de graves conséquences sur les écosystèmes côtiers, sur les industries de la pêche et du tourisme, ainsi que sur la santé humaine. Un des facteurs souvent corrélé avec la formation des fleurs d'eau est une augmentation dans la concentration de nutriments, notamment l’azote et le phosphore. Le nitrate est un des composants principaux retrouvés dans les eaux de ruissellement agricoles, mais également la forme d'azote bioaccessible la plus abondante dans les écosystèmes marins. Ainsi, l'agriculture humaine a contribué à magnifier significativement les problèmes associés aux marées rouges au niveau mondial. Cependant, la pollution ne peut pas expliquer à elle seule la formation et la persistance des fleurs d'eau, qui impliquent plusieurs facteurs biotiques et abiotiques. Il est particulièrement difficile d'évaluer l'importance relative qu'ont les ajouts de nitrate par rapport à ces autres facteurs, parce que le métabolisme du nitrate chez les dinoflagellés est largement méconnu. Le but principal de cette thèse vise à remédier à cette lacune. J'ai choisi Lingulodinium polyedrum comme modèle pour l'étude du métabolisme du nitrate, parce que ce dinoflagellé est facilement cultivable en laboratoire et qu'une étude transcriptomique a récemment fourni une liste de gènes pratiquement complète pour cette espèce. Il est également intéressant que certaines composantes moléculaires de la voie du nitrate chez cet organisme soient sous contrôle circadien. Ainsi, dans ce projet, j'ai utilisé des analyses physiologiques, biochimiques, transcriptomiques et bioinformatiques pour enrichir nos connaissances sur le métabolisme du nitrate des dinoflagellés et nous permettre de mieux apprécier le rôle de l'horloge circadienne dans la régulation de cette importante voie métabolique primaire. Je me suis tout d'abord penché sur les cas particuliers où des floraisons de dinoflagellés sont observées dans des conditions de carence en azote. Cette idée peut sembler contreintuitive, parce que l'ajout de nitrate plutôt que son épuisement dans le milieu est généralement associé aux floraisons d'algues. Cependant, j’ai découvert que lorsque du nitrate était ajouté à des cultures initialement carencées ou enrichies en azote, celles qui s'étaient acclimatées au stress d'azote arrivaient à survivre près de deux mois à haute densité cellulaire, alors que les cellules qui n'étaient pas acclimatées mourraient après deux semaines. En condition de carence d'azote sévère, les cellules arrivaient à survivre un peu plus de deux semaines et ce, en arrêtant leur cycle cellulaire et en diminuant leur activité photosynthétique. L’incapacité pour ces cellules carencées à synthétiser de nouveaux acides aminés dans un contexte où la photosynthèse était toujours active a mené à l’accumulation de carbone réduit sous forme de granules d’amidon et corps lipidiques. Curieusement, ces deux réserves de carbone se trouvaient à des pôles opposés de la cellule, suggérant un rôle fonctionnel à cette polarisation. La deuxième contribution de ma thèse fut d’identifier et de caractériser les premiers transporteurs de nitrate chez les dinoflagellés. J'ai découvert que Lingulodinium ne possédait que très peu de transporteurs comparativement à ce qui est observé chez les plantes et j'ai suggéré que seuls les membres de la famille des transporteurs de nitrate de haute affinité 2 (NRT2) étaient réellement impliqués dans le transport du nitrate. Le principal transporteur chez Lingulodinium était exprimé constitutivement, suggérant que l’acquisition du nitrate chez ce dinoflagellé se fondait majoritairement sur un système constitutif plutôt qu’inductible. Enfin, j'ai démontré que l'acquisition du nitrate chez Lingulodinium était régulée par la lumière et non par l'horloge circadienne, tel qu'il avait été proposé dans une étude antérieure. Finalement, j’ai utilisé une approche RNA-seq pour vérifier si certains transcrits de composantes impliquées dans le métabolisme du nitrate de Lingulodinium étaient sous contrôle circadien. Non seulement ai-je découvert qu’il n’y avait aucune variation journalière dans les niveaux des transcrits impliqués dans le métabolisme du nitrate, j’ai aussi constaté qu’il n’y avait aucune variation journalière pour n’importe quel ARN du transcriptome de Lingulodinium. Cette découverte a démontré que l’horloge de ce dinoflagellé n'avait pas besoin de transcription rythmique pour générer des rythmes physiologiques comme observé chez les autres eukaryotes.

Molecular identification and localization of filamentous symbiotic bacteria associated with the hydrothermal vent annelid Alvinella pompejana

Alvinella pompejana is a polychaetous annelid that inhabits high temperature environments associated with active deep-sea hydrothermal vents along the East Pacific Rise. A unique and diverse epibiotic microflora with a prominent filamentous morphotype is found associated with the worm's dorsal integument. A previous study established the taxonomic positions of two epsilon proteobacterial phylotypes, 13B and 5A, which dominated a clone library of 16S rRNA genes amplified by PCR from the epibiotic microbial community of an A. pompejana specimen. In the present study deoxyoligonucleotide PCR primers specific for phylotypes 13B and 5A were used to demonstrate that these phylotypes are regular features of the bacterial community associated with A. pompejana. Assaying of other surfaces around colonies of A. pompejana revealed that phylotypes 13B and 5A are not restricted to A. pompejana. Phylotype 13B occurs on the exterior surfaces of other invertebrate genera and rock surfaces, and phylotype 5A occurs on a congener, Alvinella caudata. The 13B and 5A phylotypes were identified and localized on A. pompejana by in situ hybridization, demonstrating that these two phylotypes are, in fact, the prominent filamentous bacteria on the dorsal integument of A. pompejana. These findings indicate that the filamentous bacterial symbionts of A. pompejana are epsilon Proteobacteria which do not have an obligate requirement for A. pompejana.

La face cachée de la dune : communautés fongiques du sol: dynamique, succession et interactions avec la végétation d’un écosystème dunaire côtier aux Îles de la Madeleine, Qc

Les écosystèmes dunaires remplissent plusieurs fonctions écologiques essentielles comme celle de protéger le littoral grâce à leur capacité d’amortissement face aux vents et vagues des tempêtes. Les dunes jouent aussi un rôle dans la filtration de l’eau, la recharge de la nappe phréatique, le maintien de la biodiversité, en plus de présenter un attrait culturel, récréatif et touristique. Les milieux dunaires sont très dynamiques et incluent plusieurs stades de succession végétale, passant de la plage de sable nu à la dune bordière stabilisée par l’ammophile à ligule courte, laquelle permet aussi l’établissement d’autres herbacées, d’arbustes et, éventuellement, d’arbres. Or, la survie de ces végétaux est intimement liée aux microorganismes du sol. Les champignons du sol interagissent intimement avec les racines des plantes, modifient la structure des sols, et contribuent à la décomposition de la matière organique et à la disponibilité des nutriments. Ils sont donc des acteurs clés de l’écologie des sols et contribuent à la stabilisation des dunes. Malgré cela, la diversité et la structure des communautés fongiques, ainsi que les mécanismes influençant leur dynamique écologique, demeurent relativement méconnus. Le travail présenté dans cette thèse explore la diversité des communautés fongiques à travers le gradient de succession et de conditions édaphiques d’un écosystème dunaire côtier afin d’améliorer la compréhension de la dynamique des sols en milieux dunaires. Une vaste collecte de données sur le terrain a été réalisée sur une plaine de dunes reliques se trouvant aux Îles de la Madeleine, Qc. J’ai échantillonné plus de 80 sites répartis sur l’ensemble de ce système dunaire et caractérisé les champignons du sol grâce au séquençage à haut débit. Dans un premier temps, j’ai dressé un portait d’ensemble des communautés fongiques du sol à travers les différentes zones des dunes. En plus d’une description taxonomique, les modes de vie fongiques ont été prédits afin de mieux comprendre comment les variations au niveau des communautés de champignons du sol peuvent se traduire en changements fonctionnels. J’ai observé un niveau de diversité fongique élevé (plus de 3400 unités taxonomiques opérationnelles au total) et des communautés taxonomiquement et fonctionnellement distinctes à travers un gradient de succession et de conditions édaphiques. Ces résultats ont aussi indiqué que toutes les zones des dunes, incluant la zone pionière, supportent des communautés fongiques diversifiées. Ensuite, le lien entre les communautés végétales et fongiques a été étudié à travers l’ensemble de la séquence dunaire. Ces résultats ont montré une augmentation claire de la richesse spécifique végétale, ainsi qu’une augmentation de la diversité des stratégies d’acquisition de nutriments (traits souterrains lié à la nutrition des plantes, soit mycorhizien à arbuscule, ectomycorhizien, mycorhizien éricoide, fixateur d’azote ou non spécialisé). J’ai aussi pu établir une forte corrélation entre les champignons du sol et la végétation, qui semblent tous deux réagir de façon similaire aux conditions physicochimiques du sol. Le pH du sol influençait fortement les communautés végétales et fongiques. Le lien observé entre les communautés végétales et fongiques met l’emphase sur l’importance des interactions biotiques positives au fil de la succession dans les environnements pauvres en nutriments. Finalement, j’ai comparé les communautés de champignons ectomycorhiziens associées aux principales espèces arborescentes dans les forêts dunaires. J’ai observé une richesse importante, avec un total de 200 unités taxonomiques opérationnelles ectomycorhiziennes, appartenant principalement aux Agaricomycètes. Une analyse de réseaux n’a pas permis de détecter de modules (c'est-à-dire des sous-groupes d’espèces en interaction), ce qui indique un faible niveau de spécificité des associations ectomycorhiziennes. De plus, je n’ai pas observé de différences en termes de richesse ou de structure des communautés entre les quatre espèces hôtes. En conclusion, j’ai pu observer à travers la succession dunaire des communautés diversifiées et des structures distinctes selon la zone de la dune, tant chez les champignons que chez les plantes. La succession semble toutefois moins marquée au niveau des communautés fongiques, par rapport aux patrons observés chez les plantes. Ces résultats ont alimenté une réflexion sur le potentiel et les perspectives, mais aussi sur les limitations des approches reposant sur le séquençage à haut-débit en écologie microbienne.

Biological features of a puzzling symbiotic association between the hermit crab Dardanus insignis and the porcellanid crab Porcellana Sayana (Crustacea)

The symbiotic lifestyle is widespread among porcellanid crabs, which maintain ecological and co-evolutionary associations with annelid polychaetes, poriferans, cnidarians, echinoderms, gastropod. mollusks, and other crustaceans such as shrimps and hermit crabs, among others. We investigated the ecological association between the hermit crab Dardanus insignis and the porcellanid Porcellana sayana, in southeastern Brazil. Porcellanid crabs, hermit crabs, and available shells were collected monthly from July 2001 to June 2003, with a shrimp boat equipped with two double-rig trawl nets. The majority of P. sayana specimens were collected in shells occupied by D. insignis (96.6%); a few were found in empty shells (3.4%). The catch of both symbionts and hosts increased with increasing depth, with the highest occurrence at 35 m. The F. sayana crabs of various sizes could be found solitary or forming aggregations of up to 14 individuals per host, showing no sex or size segregation. In spite of the high diversity of shell species occupied by the hermit crabs and also available in the field, only a few of them were also utilized by P. sayana. The majority (93%) of shells utilized by P. sayana also hosted other symbiont species, constituting the basis of extensive symbiotic complexes. Thus, the ecological relationship between D. insignis and P. sayana may be classified as a non-obligate and non-specific symbiosis that may also involve other facultative organisms such as sea anemones. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

THE ROLE OF ECTOMYCORRHIZAL FUNGI ON FERTILIZED AND UNFERTILIZED NURSERY GROWN WHITE SPRUCE

Nursery grown seedlings are an essential part of the forestry industry. These seedlings are grown under high nutrient conditions caused by fertilization. Though grown in a controlled environment, symbionts such as ectomycorrhizal fungi (EcMF) are often found in these conditions. To examine the effects of EcMF in these conditions, colonized Picea glauca seedlings were collected from Toumey Nursery in Watersmeet, MI. After collection, the EcMF present were morphotyped, and seedlings with different morphotypes were divided equally into two treatment types- fertilized and unfertilized. Seedlings received treatment for one growing season. After that time, seedlings were collected, ectomycorrhizas identified using morphotyping and DNA sequencing, and seedlings were analyzed for differences in leaf nutrient concentration, content, root to shoot ratio, total biomass, and EcMF community structure. DNA sequencing identified 5 unique species groups- Amphinema sp. 1, Amphinema sp. 5, Thelephora terrestris, Sphaerosporella brunnea, and Boletus variipes. In the unfertilized treatment it was found that Amphinema sp. 1 strongly negatively impacted foliar N concentration. In fertilized seedlings, Thelephora terrestris had a strong negative impact on foliar phosphorus concentration, while Amphinema sp. 1 positively impacted foliar boron, magnesium, manganese, and phosphorus concentration. In terms of content, Amphinema sp. 1 led to significantly higher content of manganese and boron in fertilized treatments, as well as elevated phosphorus in unfertilized seedlings. Amphinema sp. 5 had a significant negative effect on phosphorus content. When examining root to shoot ratio and biomass, those seedlings with more non-mycorrhizal tips had a higher root to shoot ratio. Findings from the study shed light on the interactions of the species. Amphinema sp. 5 shows very different functionality than Amphinema sp. 1. Amphinema sp. 1 appears to have the highest positive effect on seedling nutrition when in both fertilized and unfertilized environments. Amphinema sp. 5 and T. terrestris appear to behave parasitically in both fertilized and unfertilized conditions.

Deciphering the role of plant microbiome on strawberry and raspberry growth, resistance, fruit quality and aroma

Besides their own adaptation strategies, plants might exploit microbial symbionts for overcoming both biotic and abiotic stresses and increase fitness. The current scenario of rapid climate change is demanding more sustainable agricultural management practices. The application of microbe-based products as a valid alternative to synthetic pesticides and fertilizers and their use to overcome stresses exacerbated by climate change, have been reviewed in the first part of this thesis. Berry fruits are widely cultivated and appreciated for their aromatic and nutraceutical properties. This thesis is focused on the role of plant and fruit microbiome on strawberry and raspberry growth, resistance, fruit quality and aroma. A taxonomical and functional description of the microbiome of different organs of three strawberry genotypes was performed both by traditional cultural dependent method and Next Generation Sequencing technique, highlighting a significant role of plant organs and genotype in determining the composition of microbial communities. Additionally, a selection of bacteria native of strawberry plants were isolated and screened for their plant growth promoting abilities and tested under the biotic stress of Xanthomonas fragariae infection and the abiotic stress of induced salinity. The monitoring of biometric parameters allowed the selection of a more restricted panel of bacterial strains, whose beneficial potential was tested in coordinated inoculations, or singularly. Raspberry plant was used for investigating the effect of cultivation method in determining fruit microbiome, and its consequent influence of berry quality and aroma. Interestingly, the cultivation method strongly influenced fruit nutraceutical traits, aroma and epiphytic bacterial biocoenosis. The involvement of the bacterial microbiota in fruit aroma determination was evaluated by performing GC–MS analysis of VOCs occurring in control, sterile and artificially reinoculated berries and by characterizing control and reinoculated berry microbiome. Differently treated berries showed significantly different aromatic profile, confirming the role of bacteria in fruit aroma development.