"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF9050
ETF9050 "Mükoriisse sümbioosi tähtsus taimeinvasioonis (1.01.2012−31.12.2015)", Mari Moora, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Ökoloogia- ja Maateaduste Instituut.
ETF9050
Mükoriisse sümbioosi tähtsus taimeinvasioonis
The role of mycorrhizal symbiosis in plant invasions
1.01.2012
31.12.2015
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.4. Ökoloogia, biosüstemaatika ja -füsioloogiaB270 Taimeökoloogia 1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt100,0
PerioodSumma
01.01.2012−31.12.201217 400,00 EUR
01.01.2013−31.12.201317 400,00 EUR
01.01.2014−31.12.201417 400,00 EUR
01.01.2015−31.12.201517 400,00 EUR
69 600,00 EUR

Kuigi mitmed uuringud on püüdnud määratleda taimede invasiooniedukuse aluseks olevaid tegureid, on taimede ja mulla mikroorganismide vaheliste suhete roll võetud fookusesse üsna hiljuti. Antud projekti laiemaks eesmärgiks on kirjeldada mükoriisse sümbioos rolli taimede invasioonis. Piirkondlike floorade (nt. Saksamaa, Eesti) ja eesti invadeeritud ja mitteinvadeeritud fokaalkoosluste baasil uurime kuidas on taimeliikide mükoriisne staatus seotud nende floristilise staatusega (st natiivsed vs võõrliigid) ja kas see seos on omakorda mõjutatud taimekoosluste ökoloogiliste ning osalevate taimeliikide bioloogiliste ja ökoloogiliste tunnuste poolt. Täpsem uuring keskendub arbuskulaar mükoriissete (AM) seente mõjule taimede invasiooniprotsessis. Tööhüpoteesideks on, et (a) võõrliigid pole sümbioosipartnerite suhtes valivad. Seega koloniseerivad võõrliikide juuri geograafiliselt laialt levinud, generalistidest AM seened (generalistide sobivuse hüpotees); (b) võõrliik leiab kohalikust AM seenekooslusest talle senitundmatu aga väga sobiva seenpartneri mis suurendab taimeliigi edukust invasioonil (tõhustunud mutualismi hüpotees); (c) võõrliigil on võime kujundada kohaliku AM seenekooslust, nii selle tihedust kui ka liigilist koosseisu, mis omakorda vähendab kohalike AM peremeestaimede edukust (‚mükoriisse põllumajanduse’ hüpotees). Uurimaks nende hüpoteeside paikapidavust, viime läbi mitmeid laboratoorseid- ja välieksperimente. Nendes eksperimentides keskendume AM seenekoosluste muutustele vastusena erinevate floristilise staatusega (natiivsed- ja võõrliigid) peremeestaimede kohalolekule. Seenekoosluste kirjeldamiseks taimejuurtes ja risosfääri mullas kasutame molekulaarseid meetodeid (PCR, 454 sekveneerimine). Ka mõõdame me taimede kasvuvastuseid muutunud AM seenekooslustele. Kui generalistide sobivuse hüpotees kehtib, on invasiivsete taimeliikide juured eelistatult koloniseeritud geograafiliselt laialt levinud, generalistidest AM seenetaksonite poolt. Tõhustatud mutualismi hüpotees eeldab, et invasiivsete taimede juuri koloniseerivad vähem levinud AM seenetaksonid. Kui ‚mükoriisse põllumajanduse’ hüpotees peab paika, siis eeldame, et natiivsete ja võõrtaimeliikide AM kooslused on erinevad ning võõrliikide poolt kujundatud AM seenekooslused ei toeta natiivsete peremeestaimede kasvu samal määral kui natiivsete taimeliikide poolt kujundatud AM seenekooslused.
Though numerous studies have attempted to identify factors underlying the success of plant invasions, direct and indirect mechanisms by which plant and soil microbial community interactions can influence the invasiveness of plant species have only recently been considered. The current project aims describing the role of mycorrhizal symbiosis in plant invasions. We will study the regional floras (e.g. Germany, Estonia) and focal communities in Estonia to address specific questions about relatedness of plant species mycorrhizal status with floristic status (i.e. alien vs. native species) and species biological and ecological traits. More specifically, the study will focus to the role of arbuscular mycorrhizal (AM) fungi in plant invasions. We hypothesize that: (a) alien plants are generalist host species and are preferentially colonized by generalist, widely distributed AM fungal species (generalist match hypothesis); b) alien plants are able to form a new combination with resident non generalist AM fungi which yields strong mutualistic interactions (enhanced mutualism hypothesis); (c) alien plants contribute to a change in resident AM fungal community , which detrimentally affect resident plant communities (mycorrhizal farming hypothesis). We shall address these hypotheses in a series of laboratory and field experiments were changes in AM fungal communities in response to the plants with different floristic status will be described using molecular methods (PCR, 454 sequencing). Also, plant growth responses to the changed AM fungal communities will be measured. If the generalist match hypothesis applies, we would expect to find the roots of invasive plants to be preferentially colonized by generalist, widely distributed AM fungal species. The enhanced mutualism hypothesis would predict that the roots of successfully established invasive plants should be colonized by non-generalist AM fungal species. Finally, if the mycorrhizal farming hypothesis is accurate, we would expect the AM fungal community colonizing invasive plants to be different from those associated with the roots of local native plant species and AM fungal communities shaped by the alien host species do not support the growth of local host plants in the same way than AM fungal communities shaped by the local host plants do. It is important to note that these predictions do not entirely oppose one-another and that the underlying hypotheses are not mutually exclusive.
Antud projekti laiemaks eesmärgiks oli kirjeldada mükoriisse sümbioos rolli taimede invasioonis. Projekti käigus: (1) loodi taimeliikide mükorissete tunnuste andmebaas (MycoFlor) Kesk Euroopa floorale (Saksa floora põhjal) ja analüüsiti taimede mükorissete tunnuste ja ning taimeliikide ökoloogiliste nõudluste, funktsionaalsete tunnuste ja leviku (sh invasiivsuse) vahelised seosed; (2) loodi teoreetilis-analüütiline raamistik mis lubab analüüsida globaalseid seoseid taimekoosluste koosseisu ja mitmekesisuse (sh koosluse invadeeritavuse), keskkonnamõjude ja mükoriissuse vahel; (3) arendati kaasaegseid molekulaarsetel analüüsidel põhinevaid meetodeid AM seenekoosluste täpsemaks uurimiseks (4) kirjeldati ja analüüsiti AM seenekoosluste loodusliku varieerumist lokaalses, regionaalses ja globaalses skaalas; (5) selgitati taimede invasiooni tagajärgi kohalikele AM seenekooslustel. Projekti tulemuste põhjal on publitseeritud 31 Thomson Reuters Web of Science andmebaasis refereeritavat artiklit, neist kaks ajakirjas “Science”. Projekti toel on seni kaitstud kolm doktorikraadi. Lisaks on üks doktorant veel nominaalajaga õppel ja analüüsib projekti käigus saadud tulemusi. Projekti toel on seni kaitstud kaks magistrikraadi ja kolmas magistrant on projekti käigus enamiku magistritööks vajaliku materjali kokku kogunud.