Organisation of genetic variation in multinucleate arbuscular mycorrhizal fungi

Les Champignons Endomycorhiziens Arbusculaires (CEA) forment une symbiose racinaire avec environ 80% des espèces connues de plantes vasculaires. Ils occupent une position écologique très importante liée aux bénéfices qu'ils confèrent aux plantes. Des études moléculaires effectuées sur des gènes ribosomaux ont révélé un très grand polymorphisme, tant à l'intérieur des espèces qu'entre celles-ci. Ces champignons étant coenocytiques et multinucléés, l'organisation de cette variabilité génétique intraspécifique pourrait avoir différentes origines. Ce travail se propose d'examiner l'organisation et l'évolution de cette variabilité. Sur la base de fossiles, l'existence des CEA remonte à au moins 450 millions d'années. Cette symbiose peut donc être considérée comme ancienne. Les premières données moléculaires n'indiquant pas de reproduction sexuée, une hypothèse fut élaborée stipulant que les CEA seraient des asexués ancestraux. La première partie de cette thèse (chapitre 2) met en évidence l'existence de recombinaison dans différents CEA mais montre également que celle-ci est insuffisante pour purger les mutations accumulées. La reproduction étant essentiellement asexuée, on peut prédire que les nombreux noyaux ont probablement divergé génétiquement. En collaboration avec M. Hijri nous avons pu vérifier cette hypothèse (chapitre 2). Dans le chapitre 3 j'ai cherché à comprendre si le polymorphisme était également présent dans une population naturelle du CEA Glomus intraradices au niveau intraspécifique, ce qui n'avait encore jamais été examiné. En comparant les empreintes génétiques d'individus obtenus chacun à partir d'une spore mise en culture, j'ai clairement démontré que d'importantes différences génétiques existent entre ceux-ci. Un résultat similaire, portant sur des traits quantitatifs d'individus de la même population, a été trouvé par A. Koch. Les deux études en ensemble montre que le polymorphisme génétique dans cette population est suffisamment grand pour être important au niveau écologique. Dans le chapitre 4, j'ai cherché a examiner le polymorphisme des séquences du gène BiP au sein d'un individu. C'est la première étude qui examine la diversité génétique du génome de CEA avec un autre marqueur que l'ADN ribosomique. J'ai trouvé 31 types de séquences différentes du gène BiP issu d'un isolat de G. intraradices mis en culture à partir d'une seule spore. Cette variation n'était pas restreinte à des zones sélectivement neutres du BiP. Mes résultats montrent qu'il y a un grand nombre de variants non-fonctionnels, proportionnellement au faible nombre de copies attendues par noyau. Ceci va dans le sens d'une partition de l'information génétique entre les noyaux.<br/><br/>Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are root symbionts with about 80% of all known species of vascular land plants. AMF are ecologically important because of the benefits that they confer to plants. Molecular studies on AMF showed that rDNA sequences were highly variable between species and within species. Because AMF are coenocytic and multinucleate there are several possibilities how this intraspecific genetic variation could be organized. Therefore, the organization and evolution of this variation in AMF were investigated in the present work. Based on fossil records the AMF symbiosis has existed for 450 Million years and is therefore considered ancient. First molecular data indicated no evident sexual reproduction and gave rise to the hypothesis that AMF might be ancient asexuals. The first part of this thesis (Chapter 2) shows evidence for recombination in different AMF but also indicates that it has not been frequent enough to purge accumulated mutations. Given asexual reproduction, it has been predicted that the many nuclei in AMF should diverge leading to genetically different nuclei. This hypothesis has been confirmed by an experiment of M. Hijri and is also included in chapter 2 as the results were published together. In chapter 3 I then investigated whether intraspecific genetic variation also exists in a field population of the AMF Glomus intraradices. Comparing genetic fingerprints of individuals derived from single spores I could clearly show that large genetic differences exist. A similar result, based on quantitative genetic traits, was found for the same population by A. Koch. The two studies taken together show that the genetic variation observed in the population is high enough to be of ecological relevance. Lastly, in chapter 4, I investigated within individual genetic variation among BiP gene sequences. It is the first study that has analyzed genetic diversity in the AMF genome in a region of DNA other than rDNA. I found 31 sequence variants of the BiP gene in one G. intraradices isolate that originated from one spore. Genetic variation was not only restricted to selectively neutral parts of BiP. A high number of predicted non-functional variants compared to a likely low number of copies per nucleus indicated that functional genetic information might even be partitioned among nuclei. The results of this work contribute to our understanding of potential evolutionary strategies of ancient asexuals, they also suggest that genetic differences in a population might be ecologically relevant and they show that this variation even occurs in functional regions of the AMF genome.

Linking the population genetics and ecology of arbuscular mycorrhizal fungi

Résumé Les champignons endomycorhiziens arbusculaires (CEA) ont co-évolué avec les plantes terrestres depuis plus de 400 millions d'années. De nos jours, les CEA forment une symbiose avec les racines de la majorité des plantes terrestres. Les CEA sont écologiquement importants parce qu'ils influencent non seulement la croissance des plantes, mais aussi leur diversité. Les CEA sont des biotrophes obligatoires qui reçoivent leur énergie sous forme de glucides issus de la photosynthèse des plantes. En contrepartie, les CEA apportent à leurs hôtes du phospore. Les CEA croissent et se reproduisent clonalement en formant des hyphes et des spores. De plus, les CEA sont coenocytiques et multigénomiques; le cytoplasme d'un CEA contient des noyeaux génétiquement différents. De nombreuses études ont démontré que différentes espèces de CEA agissent différentiellement sur la croissance des plantes. Malgré une conscience de plus en plus forte de l'existence d'une variabilité intraspécifique, la question de savoir si les populations de CEA sont génétiquement variables a été largement négligée. Dans le Chapitre 2, j'ai cherché à savoir si une population de CEA provenant d'un seul champ possède une diversité génétique. Cette étude a mis en évidence une importante variation génétique et phénotypique au sein d'individus de la même population. Des différences au niveau de traits de croissance, héritables et liés à la valeur sélective, indiquent que la variation génétique observée entre isolats n'est pas entièrement neutre. Dans le Chapitre 3, je montre que les différences génétiques entre isolats de CEA d'une population provoquent de la variation dans la croissance des plantes. L'effet des isolats dépend des conditions environnementales et varie de bénéfique à parasitique. Dans le Chapitre 4, je montre que des traits de croissance de CEA varient significativement dans des environnements contrastés. J'ai détecté de fortes interactions entre différents génotypes de CEA et différentes espèces de plantes. Ceci suggère que dans un environnement hétérogène, la sélection pourrait localement favoriser différents génotypes de CEA, maintenant ainsi la diversité génétique dans la population. Les résultats de ce travail aident à mieux comprendre l'importance écologique de la variation intraspécifique des CEA. La possibilité de pouvoir cultiver des individus d'une population de CEA au laboratoire nous a permis une meilleure compréhension de la génétique de ces champignons. De plus, ce travail est une base pour de futures expériences visant à comprendre l'importance évolutive de la diversité intraspécifique des CEA. Abstract Arbuscular mycorrhizal fungi (A1VIF) have co-evolved with land plants -for over 400 million years. Today, AMF form symbioses with roots of most land plants and are ecologically important because they alter plant growth and affect plant diversity. AMF are obligate biotrophs, obtaining their energy in form of plant-derived photosynthates. In return,- they supply their host plants with phosphorous. These fungi grow and reproduce clonally by hyphae and spores. They are coenocytic and multigenomic, harbouring genetically different nuclei in a common cytoplasm. Many studies have shown different AMF species differentially alter plant growth. Despite the increasing awareness of intraspecific variability the question whether there is any genetic variation among different individuals of the same population has been largely neglected. In Chapter 2, we investigated whether there is genetic diversity in a field population of the AMF G. intraradices. This work revealed that large genetic and heritable phenotypic variation exists in this AMF population. Differences in fitness-related growth traits among isolates suggest that some of the observed genetic variation is not selectively neutral. In Chapter 3, we show that genetic differences among isolates from the same population also cause variation in plant growth. The isolate effects on plant growth depended on the environmental conditions and varied from beneficial to detrimental. In Chapter 4, fitnessrelated growth traits of genetically different isolates were significantly altered in contrasting environments. we detected strong AMF isolate by host species interacfions which suggests that in a heterogeneous environment selection could locally favour different AMF genotypes, thereby maintaining high genetic diversity in the population. The results of this work contribute to the understanding of the ecological importance of intraspecific diversity in AMF. The possibility of culturing individuals of an AMF field population under laboratory condition gave new insights into AMF genetics and lays a foundation for future studies to analyse the evolutionary significance of intraspecific genetic diversity in AMF.

The role of community and population ecology in applying mycorrhizal fungi for improved food security.

The global human population is expected to reach ∼9 billion by 2050. Feeding this many people represents a major challenge requiring global crop yield increases of up to 100%. Microbial symbionts of plants such as arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) represent a huge, but unrealized resource for improving yields of globally important crops, especially in the tropics. We argue that the application of AMF in agriculture is too simplistic and ignores basic ecological principals. To achieve this challenge, a community and population ecology approach can contribute greatly. First, ecologists could significantly improve our understanding of the determinants of the survival of introduced AMF, the role of adaptability and intraspecific diversity of AMF and whether inoculation has a direct or indirect effect on plant production. Second, we call for extensive metagenomics as well as population genomics studies that are crucial to assess the environmental impact that introduction of non-local AMF may have on native AMF communities and populations. Finally, we plead for an ecologically sound use of AMF in efforts to increase food security at a global scale in a sustainable manner.

Transcriptome diversity among rice root types during asymbiosis and interaction with arbuscular mycorrhizal fungi.

Root systems consist of different root types (RTs) with distinct developmental and functional characteristics. RTs may be individually reprogrammed in response to their microenvironment to maximize adaptive plasticity. Molecular understanding of such specific remodeling-although crucial for crop improvement-is limited. Here, RT-specific transcriptomes of adult rice crown, large and fine lateral roots were assessed, revealing molecular evidence for functional diversity among individual RTs. Of the three rice RTs, crown roots displayed a significant enrichment of transcripts associated with phytohormones and secondary cell wall (SCW) metabolism, whereas lateral RTs showed a greater accumulation of transcripts related to mineral transport. In nature, arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis represents the default state of most root systems and is known to modify root system architecture. Rice RTs become heterogeneously colonized by AM fungi, with large laterals preferentially entering into the association. However, RT-specific transcriptional responses to AM symbiosis were quantitatively most pronounced for crown roots despite their modest physical engagement in the interaction. Furthermore, colonized crown roots adopted an expression profile more related to mycorrhizal large lateral than to noncolonized crown roots, suggesting a fundamental reprogramming of crown root character. Among these changes, a significant reduction in SCW transcripts was observed that was correlated with an alteration of SCW composition as determined by mass spectrometry. The combined change in SCW, hormone- and transport-related transcript profiles across the RTs indicates a previously overlooked switch of functional relationships among RTs during AM symbiosis, with a potential impact on root system architecture and functioning.

Japanin musiikkimarkkinat : Japanin pop- ja rock-markkinoiden erityispiirteet suomalaisen musiikin näkökulmasta

Tämän opinnäytetyön tavoite on selvittää suomalaisen pop- ja rock-musiikin vientimahdollisuuksia yhteen maailman kiinnostavimpaan ja ostovoimaisimpaan maahan, Japaniin, ja tuoda esille sen luonnetta suhteessa suomalaiseen musiikkiin. Opinnäytetyön teoriaosa selvittää Suomen tämän hetkistä musiikkiviennin tilannetta ja syitä siihen, miksi Japanin markkinat on erittäin kiinnostava alue viennin saralla. Kirjallinen viitekehys työlle muodostuu pääasiassa kootuista musiikkialan raporteista, tilastoista ja artikkeleista. Empiirisessä osassa keskeistä tutkimusmateriaalia ovat Tokion Suomen Instituutissa kolmen kuukauden työharjoittelun yhteydessä kertyneet kokemukset ja asiantuntijahaastatteluaineisto. Nämä avaavat Japanin musiikkimarkkinoita luoden parempaa kuvaa siellä vallitsevista kilpailuolosuhteista, maan tavoista ja kiinnostuksen kohteista, sekä japanilaisten mielikuvaa suomalaisesta musiikista. Suomessa musiikkimarkkinat ovat hyvin pienet, mutta niiden laajentamiseen viennillä on alettu keskittyä yhä enenevissä määrin. Koska Japanissa on maailman toiseksi suurimmat musiikkimarkkinat, se on erittäin varteenotettava kohde myös suomalaisen musiikin viennille. Vaikka suomalainen musiikki on toistaiseksi suhteellisen tuntematonta suurelle osalle japanilaisista, suhtaudutaan siihen positiivisesti. Japanilaisten mielestä Suomesta tuleva musiikki on verrattuna moniin muihin maihin paljon omaleimaisempaa ja tämä tekee siitä kiinnostavan. Viennissä ongelmia kuitenkin luovat kielimuuri ja japanilaisten kulttuurisidonnaiset toimintatavat. Ilman hyviä suhteita toiminta Japanin musiikkialan kentällä on lähes mahdotonta. Keskeistä on huomioida paikalliset toimintatavat ja toimia kiireettä kaukonäköisesti. Tuotteen kaikkien osa-alueiden tulisi olla suunniteltu Japanin markkinoihin soveltuviksi jo tarjontavaiheessa. Parantaakseen suomalaisen musiikin vientiä Japaniin on tärkeää tuotteiden menestyksien yhteydessä tuoda esille niiden suomalaisuutta ja näin lisätä kiinnostusta japanilaisten silmissä. Lähtökohtaisesti suomalaisella musiikilla on kuitenkin hyvät mahdollisuudet menestykseen Japanin musiikkimarkkinoilla. Suurimpina ongelmina voidaan pitää vähäistä tietoa japanilaisten mielenkiinnon kohteista, toimintatapojen kulttuurisia eroja ja suomalaisten vientiin panostettavien varojen vähyyttä.

Rice perception of symbiotic arbuscular mycorrhizal fungi requires the karrikin receptor complex.

In terrestrial ecosystems, plants take up phosphate predominantly via association with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF). We identified loss of responsiveness to AMF in the rice (Oryza sativa) mutant hebiba, reflected by the absence of physical contact and of characteristic transcriptional responses to fungal signals. Among the 26 genes deleted in hebiba, DWARF 14 LIKE is, the one responsible for loss of symbiosis . It encodes an alpha/beta-fold hydrolase, that is a component of an intracellular receptor complex involved in the detection of the smoke compound karrikin. Our finding reveals an unexpected plant recognition strategy for AMF and a previously unknown signaling link between symbiosis and plant development.

Interactions of bacteria and fungi on decomposing litter: differential extracellular enzyme activities

Fungi and bacteria are key agents in plant litter decomposition in freshwater ecosystems. However, the specific roles of these two groups and their interactions during the decomposition process are unclear. We compared the growth and patterns of degradativeenzymes expressed by communities of bacteria and fungi grown separately and in coexistence on Phragmites leaves. The two groups displayed both synergistic and antagonistic interactions. Bacteria grew better together with fungi than alone. In addition, there was a negative effect of bacteria on fungi, which appeared to be caused by suppression of fungal growth and biomass accrual rather than specifically affecting enzyme activity. Fungi growing alone had a high capacity for the decomposition of plant polymers such as lignin, cellulose, and hemicellulose. In contrast, enzyme activities were in general low when bacteria grew alone, and the activity of key enzymes in the degradation of lignin and cellulose (phenol oxidase and cellobiohydrolase) was undetectable in the bacteria-only treatment. Still, biomass-specific activities of most enzymes were higher in bacteria than in fungi. The low total activity and growth of bacteria in the absence of fungi in spite of apparent high enzymatic efficiency during the degradation of many substrates suggest that fungi provide the bacteria with resources that the bacteria were not able to acquire on their own, most probably intermediate decomposition products released by fungi that could be used by bacteria

Gens,humans i rock

El rock'n'roll, un dels estils musicals més influents del segle XX, es va gestar als EUA durant la dècada de 1940 a partir del blues, el rhythm'n'blues i el country. Joel vaig descobrir de forma conscient el 1979, quan tenia 14 anys. I el seu ritme em va captivar tant les neurones que continua sent el meu estil musical predilecte, amb el qual identifico bona part de les meves emocions.

Antifungal activity against postharvest fungi by extracts from Colombian propolis

The aims of the present study were to evaluate the antifungal properties of Colombian propolis extracts against Colletotrichum gloeosporioides and Botryodiplodia theobromae, and to isolate and identify the main constituents from the active extracts. Therefore, propolis samples were thoroughly extracted with n-hexane/methanol (EPEM), dichloromethane, ethyl acetate, and methanol. Experimental results indicated that mycelial growth of all selected microorganisms was reduced in culture media containing EPEM and dichloromethane fractions. Furthermore, through antifungal bioassay-guided fractionation, three known labdane-type diterpenes: isocupressic acid (1), (+)-agathadiol (2) and epi-13-torulosol (3) were isolated as the main constituents from the active fractions.