Trichoderma in its environment: ecophysiological aspects and in situ DNA barcoding of infrageneric communities

Abstract

Arten des Pilzes Hypocrea/Trichoderma sind weltweit verbreitet und bekannt für ihr schnelles Wachstum sowie ihre Resistenz gegenüber schädlichen Chemikalien. Die zur Zeit bekannte Biodiversität von Trichoderma umfasst 150 Arten, die auf Basis der Analyse von DNA-Sequenzen und molekularer Phylogenie bestimmt wurden. Die zur Zeit bis jetzt nur morphologisch bestimmte Diversität von Hypocrea umfasst 200 Arten. Über die komplette Biodiversität von Hypocrea/Trichoderma ist jedoch wenig bekannt. In dieser Arbeit werden die Ergebnisse der ersten, umfassenden Studie der molekularen Ökologie von Hypocrea/Trichoderma präsentiert. Im Rahmen der metagenomischen Studie konnten mehr als ein Dutzend unterschiedlicher Arten nachgewiesen werden, die in einer Bodenprobe von 0,5 g koexistieren. Zusätzlich wurde eine starke Präferenz mancher Arten zu gewissen chemischen Bodeneigenschaften aufgezeichnet, sowie komplexe Wechselwirkungen zwischen den Arten beobachtet. Hypocrea/Trichoderma ist bekannt für die Produktion zahlreicher grüner und weißer Konidien und Ascosporen, die zu einer schnellen Verbreitung des Pilzes mittels Vektoren wie z.B. Wind führen. In der vorliegenden Arbeit wurde das Vorhandensein von Sporen von Hypocrea/Trichoderma durch eine Analyse von Filterproben aus den Alpen in der Luft nachgewiesen. In früheren Studien wurde wiederholt ein starker Einfluss von Licht auf die Prozesse der Sporulation bei Hypocrea/Trichoderma berichtet. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass der Haupteinflussfaktor die Kohlenstoffquelle ist und Licht eher eine katalytische Rolle übernimmt.

Hypocrea/Trichoderma spp. are cosmopolitan soil-borne fungi and are known for their rapid growth and their resistance to noxious chemicals. The currently known biodiversity consists of about 150 Trichoderma spp. which have been identified on the basis of DNA sequence analysis and molecular phylogeny. The yet genetically uncharacterized diversity of Hypocrea consists of around 200 morphological species, which may further increase the total species richness of the genus.<br />However, hardly anything is known about the real biodiversity of this genus. In this thesis the first comprehensive study of in situ molecular ecology of the genus is presented. Metagenomic methods revealed up to a dozen of Hypocrea/Trichoderma species coexisting in 0.5 g of soil.<br />Moreover, some species showed a strong preference towards certain soil properties and complex interactions between the species were observed. The genus is characterized by production of green or white conidia and ascospores which should lead to the fast distribution of the fungus by vectors like the wind. The occurrence of spores in the air could be confirmed by analyzing air filters from the Northern Alps which revealed as well a high biodiversity. Form previous studies it is well known, that the sporulation process of Hypocrea/Trichoderma is influenced by light. In this study it is shown, that the sporulation depends primarily on the carbon source and that light plays only a catalytic role.