Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nấm ectomycorrhizal và các enzyme của chúng trong đất: liệu có đủ bằng chứng cho vai trò của chúng như là những sinh vật hoại sinh tùy ý trong đất?
Tóm tắt
Mặc dù nấm ectomycorrhizal (ECM) thường được coi là phụ thuộc vào nguồn carbon từ thực vật chủ, một số bài báo gần đây đã giả thuyết một vai trò cho các loại nấm này trong việc thu nhận carbon từ đất theo cách hoại sinh. Lý thuyết này chủ yếu dựa trên sự gia tăng hoạt động enzym trong các giai đoạn cung cấp photosynthate thấp từ cây chủ, và sự xuất hiện của lý thuyết này đã dẫn đến câu hỏi về ảnh hưởng tổng thể của việc hoại sinh từ nấm ECM đối với sự chuyển hóa carbon trong đất. Tuy nhiên, tôi lập luận rằng vẫn chưa có đủ bằng chứng để xác nhận chức năng được đề xuất này. Lập luận của tôi dựa trên suy luận từ nhiều quan sát khác nhau và mối quan tâm về một số khía cạnh của các nghiên cứu trước đây. Thứ nhất, nấm ECM chủ yếu sống ở các tầng đất sâu hơn, nơi mà sự sẵn có của các hợp chất carbon có giá trị năng lượng tích cực là thấp. Thứ hai, khả năng của nấm ECM trong việc sản xuất enzyme ligninolytic và cellulases yếu hơn nhiều so với các loại basidiomycetes hoại sinh. Điều này thể hiện rõ trong số lượng bản sao thấp của các gen tương ứng trong bộ gen đã giải mã của các loài nấm ECM Laccaria bicolor và Amanita bisporigenes so với các loài hoại sinh như Galerina marginata. Tôi đưa ra những giả thuyết thay thế để giải thích các quan sát trước đây về hoạt động enzyme gia tăng trong các giai đoạn đói. Những giả thuyết này bao gồm, sự kích thích quá trình tự phân hủy trong cơ thể nấm ECM hoặc một cuộc tấn công vào mô chủ để hỗ trợ thoát khỏi rễ bị chết và cho phép tìm kiếm các thực vật chủ mới.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Baldrian P (2004) Increase of laccase activity during interspecific interactions of white-rot fungi. FEMS Microbiol Ecol 50:245–253
Baldrian P (2006) Fungal laccases—occurrence and properties. FEMS Microbiol Rev 30:215–242
Baldrian P (2008a) Enzymes of saprotrophic basidiomycetes. In: Boddy L, Frankland JC, van West P (eds) Ecology of saprotrophic basidiomycetes. Academic Press, Amsterdam, pp 19–41
Baldrian P (2008b) Wood-inhabiting ligninolytic basidiomycetes in soils: ecology and constraints for applicability in bioremediation. Fungal Ecol 1:4–12
Baldrian P, Valášková V (2008) Degradation of cellulose by basidiomycetous fungi. FEMS Microbiol Rev 32:501–521
Buee M, Vairelles D, Garbaye J (2005) Year-round monitoring of diversity and potential metabolic activity of the ectomycorrhizal community in a beech (Fagus silvatica) forest subjected to two thinning regimes. Mycorrhiza 15:235–245
Cairney JWG, Taylor AFS, Burke RM (2003) No evidence for lignin peroxidase genes in ectomycorrhizal fungi. New Phytol 160:461–462
Chambers SM, Burke RM, Brooks PR, Cairney JWG (1999) Molecular and biochemical evidence for manganese-dependent peroxidase activity in Tylospora fibrillosa. Mycol Res 103:1098–1102
Courty P-E, Bréda N, Garbaye J (2007) Relation between oak tree phenology and the secretion of organic matter degrading enzymes by Lactarius quietus ectomycorrhizas before and during bud break. Soil Biol Biochem 39:1655–1663
Criquet S, Farnet AM, Tagger S, Le Petit J (2000) Annual variations of phenoloxidase activities in an evergreen oak litter: influence of certain biotic and abiotic factors. Soil Biol Biochem 32:1505–1513
Cullings K, Ishkhanova G, Henson J (2008) Defoliation effects on enzyme activities of the ectomycorrhizal fungus Suillus granulatus in a Pinus contorta (lodgepole pine) stand in Yellowstone National Park. Oecologia 158:77–83
Durall DM, Todd AW, Trappe JM (1994) Decomposition of C-14-labeled substrates by ectomycorrhizal fungi in association with Douglas fir. New Phytol 127:725–729
Hatakka A (2001) Biodegradation of lignin. In: Hofrichter M, Steinbüchel A (eds) Lignin, humic substances and coal, vol 1. Wiley-VCH, Weinheim, pp 129–179
Hofrichter M (2002) Review: lignin conversion by manganese peroxidase (MnP). Enzyme Microb Technol 30:454–466
Krause K, Kothe E (2006) Use of RNA fingerprinting to identify fungal genes specifically expressed during ectomycorrhizal interaction. J Basic Microbiol 46:387–399
Lindahl BD, Ihrmark K, Boberg J, Trumbore SE, Hogberg P, Stenlid J, Finlay RD (2007) Spatial separation of litter decomposition and mycorrhizal nitrogen uptake in a boreal forest. New Phytol 173:611–620
Luis P, Kellner H, Zimdars B, Langer U, Martin F, Buscot F (2005) Patchiness and spatial distribution of laccase genes of ectomycorrhizal, saprotrophic, and unknown basidiomycetes in the upper horizons of a mixed forest cambisol. Microb Ecol 50:570–579
Martin F, Selosse MA (2008) The Laccaria genome: a symbiont blueprint decoded. New Phytol 180:296–310
Morgenstern I, Klopman S, Hibbett D (2008) Molecular evolution and diversity of lignin degrading heme peroxidases in the Agaricomycetes. J Mol Evol 66:243–257
Mosca E, Montecchio L, Scattolin L, Garbaye J (2007) Enzymatic activities of three ectomycorrhizal types of Quercus robur L. in relation to tree decline and thinning. Soil Biol Biochem 39:2897–2904
Nagendran S, Hallen-Adams HE, Paper JM, Aslam N, Walton JD (2009) Reduced genomic potential for secreted plant cell-wall-degrading enzymes in the ectomycorrhizal fungus Amanita bisporigera, based on the secretome of Trichoderma reesei. Fungal Genet Biol 46:427–435
Norkrans B (1950) Studies in growth and cellulolytic enzymes of Tricholoma. Symbolae Bot Upsalienses 11:1–126
O’Brien HE, Parrent JL, Jackson JA, Moncalvo JM, Vilgalys R (2005) Fungal community analysis by large-scale sequencing of environmental samples. Appl Environ Microbiol 71:5544–5550
Osono T, Takeda H (2005) Decomposition of organic chemical components in relation to nitrogen dynamics in leaf litter of 14 tree species in a cool temperate forest. Ecol Res 20:41–49
Šnajdr J, Valášková V, Merhautová V, Cajthaml T, Baldrian P (2008a) Activity and spatial distribution of lignocellulose-degrading enzymes during forest soil colonization by saprotrophic basidiomycetes. Enzyme Microb Technol 43:186–192
Šnajdr J, Valášková V, Merhautová V, Herinková J, Cajthaml T, Baldrian P (2008b) Spatial variability of enzyme activities and microbial biomass in the upper layers of Quercus petraea forest soil. Soil Biol Biochem 40:2068–2075
Talbot JM, Allison SD, Treseder KK (2008) Decomposers in disguise: mycorrhizal fungi as regulators of soil C dynamics in ecosystems under global change. Funct Ecol 22:955–963
Tanesaka E, Masuda H, Kinugawa K (1993) Wood degrading ability of basidiomycetes that are wood decomposers, litter decomposers, or mycorrhizal symbionts. Mycologia 85:347–354
Treseder KK, Torn MS, Masiello CA (2006) An ecosystem-scale radiocarbon tracer to test use of litter carbon by ectomycorrhizal fungi. Soil Biol Biochem 38:1077–1082
Trojanowski J, Haider K, Huttermann A (1984) Decomposition of C-14-labeled lignin, holocellulose and lignocellulose by mycorrhizal fungi. Arch Microbiol 139:202–206
Valášková V, Šnajdr J, Bittner B, Cajthaml T, Merhautová V, Hofrichter M, Baldrian P (2007) Production of lignocellulose-degrading enzymes and degradation of leaf litter by saprotrophic basidiomycetes isolated from a Quercus petraea forest. Soil Biol Biochem 39:2651–2660
Valášková V, de Boer W, Klein Gunnewiek PJA, Pospíšek M, Baldrian P (2009) Phylogenetic composition and properties of bacteria coexisting with the fungus Hypholoma fasciculare in decaying wood. ISME J. doi: 10.1038/ismej.2009.64
Wittmann C, Kahkonen MA, Ilvesniemi H, Kurola J, Salkinoja-Salonen MS (2004) Areal activities and stratification of hydrolytic enzymes involved in the biochemical cycles of carbon, nitrogen, sulphur and phosphorus in podsolized boreal forest soils. Soil Biol Biochem 36:425–433