Biodiversity of foliar fungal endophytes in white spruce (Picea glauca) from southern Québec

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Abstract

The objective of this study was to investigate the foliar endophyte biodiversity of white spruce (Picea glauca (Moench) Voss to establish a baseline for future comparative studies examining the impact of forestry practices. It identifies for the first time endophytic fungi living inside the needles of white spruce from 280 needles collected in seven natural stands in southern Québec. The endophyte colonization rate on surface sterilized needles was 53.2%. We performed a PCR-RFLP and sequence analysis on the ITS region of the nuclear ribosomal DNA to achieve molecular identification. Isolate ITS sequences were compared with data from GenBank presenting the best similarity and were analyzed by a maximum of parsimony and Bayesian inference. Relationships between morphological groups, digestion groups, and sequence groups were investigated. In all, 23 morphotypes were found to belong to 14 sequence groups and we demonstrated that morphological groups are poor indicators for estimating species diversity. This study is the first to establish species richness values for foliar endophytes. Among the 141 isolates in this study, 75.15% have a high sequence similarity with Lophodermium piceae, 10.95% with an unknown species of Mycosphaerella, and 5.5% with two species of the genus Hypoxylon. Distribution, incidence and biological significance of all the endophytes found in this study are discussed.

L'objectif de cette étude était de définir la biodiversité des endophytes foliaires de l'épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss), afin d'identifier un ensemble d'espèces de référence pour des études comparatives futures évaluant l'impact des pratiques forestières. Nous rapportons pour la première fois la flore fongique endophytique foliaire des épinettes blanches, à partir de l'analyse de 280 aiguilles provenant de sept peuplements du sud du Québec. Des champignons endophytes foliaires ont été observés sur 53,2% des aiguilles stérilisées. L'identification moléculaire a été réalisée par amplification, digestion et séquençage de la région ITS de l'ADN ribosomique. Des isolats de chaque groupe de restriction ont été séquencés. Ces séquences ont été comparées à des séquences de référence de GenBank. L'identification moléculaire a été réalisée par l'analyse phylogénétique (maximum de parcimonie et analyse bayesienne) des séquences des isolats et des séquences similaires de GenBank. Les relations entre les groupes morphologiques, les groupes de restriction et les groupes de séquences ont été suivies: 23 groupes morphologiques ont été associés à 14 groupes de séquences. Ce suivi montre que les groupes morphologiques sont des indicateurs inadéquats pour estimer la diversité des espèces. Parmi les 141 champignons endophytes isolés, 75,15% d'entre eux présentent une forte similitude de séquence avec Lophodermium piceae, 10,95% des isolats sont similaires à une espèce inconnue du genre Mycosphaerella et 5,5% des isolats sont similaires à deux espèces du genre Hypoxylon. La distribution, l'incidence et la signification biologique des endophytes foliaires répertoriés dans ce projet sont discutées.

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