Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Rising instances of drought are causing more tree seedling fatalities post-nursery outplanting. In the face of climate change, fostering resilient forestry practices is imperative for preserving the health and functionality of our forests. Ectomycorrhizal fungi (ECM), crucial for the drought resistance of key Swedish trees like pine and spruce, play a significant role in forest resilience. With the hypothesis that ECM species with a higher innate drought resistance can more effectively aid their tree symbionts in conditions of drought, it becomes interesting to investigate how drought influences the ECM mycobiont. Differential expressions of specialised water channel proteins called aquaporins (AQPs) have been found under conditions of drought, suggesting an integral role in the drought resilience of ECMs themselves, as well as in the mycorrhizal partnership.
This master project aimed to deepen the understanding of drought resistance in the ectomycorrhizal Suillus genus. The characteristics of the gene repertoire of aquaporins within the Suillus genus were explored and drought effects on the growth patterns of three fungal species, S. variegatus, S. luteus and S. bovinus, were investigated.
Fungal growth was studied under drought as simulated on Petri dishes by incorporating polyethylene glycol into the agar medium. Only a single isolate, being S. variegatus LV-1, showed a significant decrease in diameter and weight when subjected to drought compared to control conditions without PEG. Increased pigmentation and hyphal density were observed across all isolates growing in drought conditions, leading to the conclusion that although drought was achieved, the stress of the mycelium was not generally expressed in terms of diameter of growth or weight. Furthermore, a phylogenetic analysis of AQPs was carried out using the programs MAFFT and FigTree and key amino-acid motifs (i.e. NPA) that influence AQP substrate specificity as well as the topology of Suillus AQPs was analysed. Motifs and protein topology in the Suillus genus were generally consistent with the literature on fungal AQPs, with a few interesting divergences regarding the NPA motif. The thesis study resulted in the design of primers and validation of stable reference genes for future qPCR analysis of AQPs in S. variegatus.

En ökad förekomst av torka leder till fler dödsfall hos unga träd vid utplantering. I och med klimatförändringarna är det kritiskt att främja härdigt och beständigt skogsbruk för att bevara hälsan och funktionaliteten av våra skogar. Ektomykorrhizasvampar (ECM) är avgörande för torkaresistensen hos centrala svenska träd såsom tall och gran, och spelar en betydande roll i skogens hållfasthet. Med hypotesen att ECM-arter med en högre torktålighet kan hjälpa sina trädsymbionter mer effektivt under torkaförhållanden, blir det intressant att undersöka hur torka påverkar ECM-mykobionten. Differentiella uttryck av specialiserade vattenkanalproteiner, så kallade aquaporiner, har påvisats under torkförhållanden, vilket tyder på att de har en väsentlig roll i ECMs egna torktålighet, samt i den mykorrhizala symbiosen.
Detta masterprojekt syftade till att fördjupa förståelsen för torkaresistensen inom ektomykorrhizasläktet Suillus. Genuppsättningen av aquaporiner inom Suillus-släktet utforskades, och torkans effekter på tillväxten av mycelet av de tre svamparter, S. variegatus, S. luteus och S. bovinus, undersöktes.
Mycelets tillväxt studerades vid torka som simulerades i Petriskålar genom att inkorporera polyetylenglykol i agarmediet. Endast ett enskilt isolat, S. variegatus LV-1, visade en signifikant minskning i diameter och vikt när den utsattes för torka jämfört med kontrollförhållanden. Däremot observerades en ökad pigmentering och hyftäthet hos samtliga isolat som växte under torkförhållanden, vilket ledde till slutsatsen att även om torka uppnåddes, uttrycktes inte stressen hos myceliet generellt sett i termer av minskad tillväxtdiameter eller vikt. Därtill genomfördes en fylogenetisk analys av svamp-aquaporiner med hjälp av programmen MAFFT och FigTree. Centrala aminosyramotiv (d.v.s. NPA) som påverkar substratspecificiteten hos aquaporinerna samt topologin hos Suillus AQPs analyserades. Aminosyramotiv och proteintopologin hos Suillus-släktet var generellt konsekvent med det som hittades i litteraturen angående svamp-aquaporiner, med några intressanta avvikelser gällande NPA-motivet. Examensarbetet resulterade i en framgångsrik design av primrar och validering av stabila referensgener för framtida qPCR-analys av S. variegatus aquaporiner