Biotic and abiotic predictors of fungal colonization in grasses of the Colorado Rockies

Abstract

Aim Fungal symbionts are ubiquitous in plants and can mitigate abiotic stressors associated with climate change. Predicting fungal symbiont distributions under future climates first requires knowledge of current distributions and their potential drivers. Location We documented colonization by fungal symbionts in perennial, cool‐season grasses along altitudinal gradients in the Rocky Mountains of Colorado, USA. Methods Across seven replicate altitudinal gradients, spanning c. 1400 vertical meters, we scored fungal colonization for 46 grass species. We documented altitudinal clines in colonization by both above‐ground and below‐ground fungal symbionts for the first time, including localized foliar endophytes (LFE) and systemic endophytes (epichloae) in leaves and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and dark septate endophytes (DSE) in roots. For a subset of 16 well‐sampled grass species, we used model selection procedures to evaluate the relative importance of geography, edaphic factors and host plant identity. We also assessed the influence of host phylogenetic relatedness and colonization by co‐infecting fungi. Results Levels of fungal colonization varied strongly with host plant identity, but the effects of particular host species were not consistent across fungal groups. In addition to the influence of host identity, epichloae colonization declined with elevation and varied with geography (latitude/longitude) and edaphic factors. Geography and collection date were important predictors of LFE colonization, with higher colonization later in the growing season. Colonization estimates for the obligately plant‐associated fungi (epichloae, AMF) were phylogenetically conserved across the grass supertree. Positive correlations between AMF and DSE, which remained even after accounting for host plant relatedness, suggested possible synergisms between these fungal groups. Main conclusions Our survey showed greater host specificity in patterns of fungal colonization than prior reports and revealed that different fungal symbiont groups do not share similar drivers. Conserving plant–fungal symbioses under future climates may require unique strategies for different plant species and fungal symbiont types.

Belowground responses to elevation in a changing cloud forest

“…Other studies have documented a similar trend (Zimmerman and Vitousek ; Ranelli et al. ). Endophytes are symbiotic fungi that inhabit the aboveground tissues of plants.…”

Fungos micorrízicos arbusculares e endofíticos dark septate em áreas de Mata Atlântica em um gradiente altitudinal

“…Enquanto a colonização por fungos DSE em gradientes de altitude tem sido documentada em vários ecossistemas ZUBEK et al, 2009;RANELLI et al, 2015), este é o primeiro relato que considera a diversidade de DSE na floresta tropical. Alguns autores observaram que a comunidade endofítica da raiz varia em diferentes altitudes e apresenta preferências por um determinado tipo de floresta ao longo da topossequência.…”

“…A distribuição da maioria dos fungos simbiontes de plantas em diferentes locais pode ser parcialmente explicada por fatores ambientais, tais como a altitude (RANELLI et al, 2015), tipo de solo (OEHL et al, 2010), comunidade vegetal (ÖPIK et al, 2009) e estação do ano JUMPPONEN, 2008). Um estudo mais detalhado desses fatores e da maneira pela qual influenciam a ocorrência e a diversidade dos FMA e DSE no ambiente é necessário para elucidar futuras pesquisas relacionadas à conservação e restauração das florestas.…”

“…Globalmente, ocorre um declínio médio de temperatura de 0,6-1,0ºC por cada 100m de elevação . Estas e outras mudanças são responsáveis por dirigir a distribução de diferentes fungos, seja ele um FMA ou DSE (RANELLI et al, 2015). Segundo alguns autores, em altitudes maiores que 1000m, fica evidente a diminuição na ocorrência ou até mesmo ausência dos FMA e uma maior abundância dos DSE (RUOTSALAINE et al, 2004;SCHMIDT et al, 2008;ZUBEK et al, 2009).…”

“…A identidade da planta hospedeira e a ocorrência de fungos co-infectantes podem adicionalmente influenciar a infecção fúngica (RANELLI et al, 2015). Embora existam evidências de especificidade hospedeira para fungos micorrízicos (GRILLI et al, 2013;VERESOGLOU;RILLIG et al, 2014;ZANGARO et al, 2014), poucos estudos avaliaram a variação no padrão de distribuição desses fungos simbiontes de uma planta para outra em um gradiente de altitude (RUOTSALAINEN et al, 2002;LI et al, 2005).…”