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Title: Studio della biodiversità fungina nelle comunità endolitiche antartiche
Other Titles: Study of fungal biodiversity in antarctic endolithic communities
Authors: Cecchini, Clarissa
Keywords: Antartide;Comunità endolitiche;Funghi neri;Filogenesi;DGGE;Antarctica;Endolithic communities;Black fungi;Phylogeny;BIO/02
Issue Date: 25-Jun-2015
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 27. ciclo
Abstract: 
L’endolitismo è uno degli adattamenti più spettacolari dei microrganismi alla pressione ambientale
ed è la forma di vita predominante nelle zone interne del continente antartico. I microrganismi
endolitici, vivendo al limite del loro potenziale biologico, sono particolarmente sensibili ai
cambiamenti climatici. Lo stabilirsi di condizioni più permissive e la successiva introduzione di
specie alloctone competitive possono causare l’estinzione di alcune componenti autoctone
altamente adattate delle comunità. Per questi motivi è di fondamentale importanza investigare e
preservare questa biodiversità minacciata e in gran parte ancora sconosciuta, prima che ogni
variazione climatica porti a una possibile estinzione. Inoltre, una più profonda comprensione delle
risposte di queste comunità in termini di distribuzione, di ricchezza di specie e di variazione della
biodiversità a diversi stress ambientali può permettere di identificare i cambiamenti e fornire indizi
per il monitoraggio o predire l’effetto di qualsiasi futura variazione dovuta al Cambiamento
Climatico.
In questo studio è stata condotta un’indagine per una caratterizzazione preliminare della biodiversità
fungina delle comunità endolitiche antartiche attraverso metodi colturali e metodi coltura
indipendenti.
Sono stati isolati e caratterizzati su base molecolare funghi neri da tali comunità. L’analisi
filogenetica multilocus basata su ITS, nucLSU e nucSSU e RPB2 ha rivelato, oltre alla presenza di
alcune specie endemiche ricorrenti in queste comunità, la presenza di 3 nuovi generi e 7 nuove
specie.
La biodiversità totale è stata studiata utilizzando l’approccio Denaturing Gradient Gel
Electrophoresis (DGGE), e i dati sono stati analizzati in termini di biodiversità in relazione ai
parametri ambientali, quali altitudine, distanza dal mare e substrato roccioso. Attraverso il
sequenziamento delle bande escisse dai gel di DGGE è emerso che le sequenze ottenute
appartengono quasi esclusivamente a specie di funghi lichenizzati. I risultati hanno rivelato la
presenza di poche specie dominanti che indica un alto grado di organizzazione e specializzazione,
ma elevata vulnerabilità ai cambiamenti esterni.
L’analisi DGGE, ha messo in evidenza una forte variabilità tra i profili e la mancanza di
correlazione lineare tra i singoli diversi indici di biodiversità e i parametri ambientali quali
altitudine e distanza dal mare.
Dai risultati ottenuti mediante l’analisi Non Metric Multi-Dimensional Scaling (NMDS) risulta
comunque, che la natura del substrato, ed in particolare la porosità, è una componente fondamentale
nel determinare la possibilità di colonizzazione.
Questi risultati, che rappresentano il primo studio su larga scala della biodiversità delle comunità
endolitiche antartiche in relazione ai parametri ambientali, hanno fornito una base di conoscenze
che ha permesso di pianificare in maniera mirata le future attività di campionamento e
monitoraggio. I dati integrati consentiranno di approfondire le conoscenze sull’adattamento ed
evoluzione in condizioni limite fornendo uno strumento di predittività sull’effetto di eventuali
cambiamenti climatici.

The endolithism is one of the most spectacular adaptations of organisms to environmental pressure
and is the dominant life-form in the interior of the Antarctic continent. Endolithic microorganisms,
living at the limit of their biological potential, are very sensitive to Climate Change. The
establishment of more permissive conditions and subsequent introduction of competitive
alloctonous species may cause the extinction of some highly adapted autoctonous components of
the communities. For these reasons it is of utmost importance to investigate the amplitude and
preserve this threatened and mostly still unknown biodiversity before any climatic variation leads to
possible extinction. Moreover, a deeper understanding of responses of these communities in term of
distribution, species richness and biodiversity variation under different environmental stress, mostly
unknown at present, may allow identifying changes and give clues to monitoring or predict the
effect of any future variation due to Climate Change.
In this study a survey was conducted for a preliminary characterization of the fungal biodiversity of
Antarctic endolithic communities through cultural methods and culture independent methods.
Antarctic rock inhabiting fungi were isolated and caracterizated on molecular bases. Multilocus
phylogenetic analysis based on ITS, nucLSU, nucSSU and RPB2, along with some recurrent
endemic species in these Antarctic niches, revealed the presence of 3 new genera 7 species.
Total biodiversity was studied using Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) approach
and data were analysed in terms of biodiversity in relation to environmental parameters, such as
altitude, sea distance and rock substratum.
Sequencing of the DGGE bands excise from the gel showed a great presence of lichenized fungi.
Results revealed the presence of few dominant species indicating a high degree of organization and
specialization but high vulnerability to external changes.
Results obtained from Non Metric Multi-Dimensional Scaling (NMDS) analysis showed that the
nature of the substrate, and in particular the rock porosity, is a key component in determining the
possibility of colonization.
This represent the first large-scale study of the biodiversity of Antarctic endolithic communities in
relation to environmental parameters. Furthermore, the study provided a knowledge base that
allowed to plan future activities in a targeted sampling and monitoring. The integrated data will
improve the general understanding of adaptation and evolution at the limits for life and will provide
a tool for predicting the effect of possible Climate Change.
Description: 
Dottorato di ricerca in Evoluzione biologica e biochimica
URI: http://hdl.handle.net/2067/2873
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