The Antarctic lichens and endolithically colonized granites as evolutionary niches for microbial diversification
Author(s)
Stoppiello, Gerardo Antonio
Date Issued
July 29, 2024
Type
Doctoral Thesis
Abstract
In the rare ice-free areas of Antarctica, naked rocks are crucial for terrestrial life, primarily represented by lichens along the coasts. These lichens develop inconspicuous thalli, complicating species recognition but showing high endemism. In the harsher interior, microbial life, including lichens and associated microbes, finds protection inside rocks, forming endolithic communities. The traditional view of lichens as dual symbiotic associations between biotrophic fungi and phototrophic microorganisms has been recently expanded. Lichen thalli are now known to house non-cyanobacterial prokaryotes, algae, and additional microfungi. Metabarcoding sequencing, culture experiments, microscopy studies, and phylogenetics have uncovered the diversity of lichen-associated fungal and bacterial communities under various ecological settings. However, only two studies hint at Antarctic lichens as pivotal niches for the diversification of microfungi in extreme environments, with no comparison to endolithic communities in the same areas. This study aimed to capture the diversity of fungi and bacteria within lichen thalli of eight lichen species. Additionally, we compared epilithic communities (six lichen species) and endolithic counterparts in the same area. We also isolated fungal and algal strains from specific lichen thalli using culture-dependent methods to describe new species. Our results indicated that the mycobiont significantly shapes microbial assemblages in each thallus. The characterization of microbial diversity revealed higher and specific biodiversity in endolithic communities compared to lichens.
Nelle rare aree libere dai ghiacci dell'Antartide, le rocce nude sono cruciali per la vita terrestre, rappresentata principalmente dai licheni lungo le coste. Questi licheni sviluppano talli poco appariscenti, complicando il riconoscimento delle specie, ma mostrando un alto tasso di endemismo. Nelle zone interne più rigide, la vita microbica, inclusi licheni e microbi associati, trova protezione all'interno delle rocce, formando comunità endolitiche. La visione tradizionale dei licheni come associazioni simbiotiche duali tra funghi biotrofici e microrganismi fototrofi è stata recentemente ampliata. Ora si sa che i talli dei licheni ospitano procarioti non cianobatterici, alghe e microfunghi aggiuntivi. Sequenziamento metabarcoding, esperimenti di coltura, studi di microscopia e filogenetica hanno rivelato la diversità delle comunità fungine e batteriche associate ai licheni in vari contesti ecologici. Tuttavia, solo due studi suggeriscono che i licheni antartici siano nicchie fondamentali per la diversificazione dei microfunghi in ambienti estremi, senza confronto con le comunità endolitiche nelle stesse aree. Questo studio ha come obbiettivo il catturare la diversità di funghi e batteri all'interno dei talli di otto specie di licheni. Inoltre, abbiamo confrontato le comunità epilitiche (sei specie di licheni) con le controparti endolitiche nella stessa area. Abbiamo anche isolato ceppi fungini e algali da talli specifici di licheni utilizzando metodi dipendenti dalla coltura per descrivere nuove specie. I nostri risultati hanno indicato che il micobionte svolge un ruolo significativo nel modellare gli assemblaggi microbici in ciascun tallo. La caratterizzazione della diversità microbica ha rivelato una biodiversità più elevata e specifica nelle comunità endolitiche rispetto ai licheni.
Additional information
Dottorato in Ecologia e Gestione Sostenibile delle Risorse Ambientali
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