Tartalomjegyzék
Total Page：16
File Type：pdf, Size：1020Kb
Tartalomjegyzék I. Bevezetés és célkitűzések 3 II. Irodalmi áttekintés 6 II. 1. A mikorrhiza-kapcsolatok általános jellemzése és típusai 6 II. 2. A mikorrhiza-kapcsolatok evolúciója 8 II. 3. Ektomikorrhiza-képző növény- és gombacsoportok 11 II. 4. Az ektomikorrhizák kialakulása és funkciója 12 II. 5. Az ektomikorrhiza-közösségek ökológiai jellemzői 14 II. 6. Az ektomikorrhiza-közösségek vizsgálatának módszerei 18 II. 6.1. Morfológiai-anatómiai vizsgálati módszerek 18 II. 6.2. Molekuláris taxonómiai módszerek 23 II. 6.3. A molekuláris módszerek ökológiai alkalmazásának általános korlátai 32 II. 6.4. A kladisztika módszerei 33 II. 7. A disszertáció szempontjából fontos gombacsoportok ektomikorrhiza-kapcsolatai 38 II. 7.1. A tömlősgombák (Ascomycota) csoportjának képviselői 38 II. 7.2. A Genea és a Humaria nemzetségek ektomikorrhizái 39 II. 7.3. A Pachyphloeus nemzetség ektomikorrhizái 40 II. 7.4. A tomentelloid ektomikorrhizák 41 II. 7.5. A Lactarius-nemzetség ektomikorrhiza-kapcsolatairól 44 III. Anyag és módszer 48 III. 1. A mintaterületek bemutatása 48 III. 1.1. Az „Őserdő” erdőrezervátum 48 III. 1.2. További mintaterületek 48 III. 2. A mintavétel és feldolgozás 49 III. 2.1 Az abundancia becslése 50 III. 3. Morfológiai-anatómiai vizsgálatok 50 III. 3.1. Fénymikroszkópos módszerek 50 III. 3.2. Hisztokémiai reakciók 51 III. 3.3. Transzmissziós elektronmikroszkópia 51 III. 4. Morfometriai vizsgálatok 52 III. 5. A minták hosszú távú megőrzése 52 III.6. Herbáriumi minták, termőtestek 53 1 III.7. Molekuláris módszerek 54 III.7.1. Mintavétel, DNS-kinyerés 54 III.7.2. Polimeráz láncreakció (PCR) 54 III.7.3. Szekvenálás 55 III. 8. Filogenetikai analízis 56 IV. Eredmények és értékelésük 58 IV. 1. A Humaria és Genea nemzetségek ektomikorrhizái 59 IV. 1.1. Az ektomikorrhizák közös morfológiai és anatómiai bélyegei 59 IV. 1.2. Filogenetikai kapcsolatok 61 IV. 1.3. Morfometriai analízis 64 IV. 1.4. Értékelés 67 IV. 2. A Pachyphloeus-Amylascus leszármazási vonal rokonsági körébe tartozó fajok ektomikorrhizái 71 IV. 2.1. A P-Mt 1. ektomikorrhiza részletes morfológiai-anatómiai jellemzése 71 IV. 2.2. A három ektomikorrhiza-morfotípus közti különbségek 73 IV. 2.3. Filogenetikai kapcsolatok 74 IV. 2.4. Értékelés 77 IV. 3. A területen talált tomentelloid ektomikorrhizák 79 IV. 4. A terület ektomikorrhiza-közösségének további, azonosított komponensei 84 IV. 4.1. Clavulina-ektomikorrhizák 85 IV. 4.2. Entoloma-ektomikorrhizák 86 IV. 4.3. Inocybe-ektomikorrhizák 91 IV. 4.4. Sebacina-ektomikorrhizák 94 IV. 4.5. Tricholoma-ektomikorrhizák 96 IV. 4.6. Tuber-ektomikorrhiza 98 IV. 5. Az idegen hifával kolonizált Lactarius ektomikorrhiza jellemzése 99 IV. 5.1. Az ektomikorrhiza részletes morfológiai-anatómiai jellemzése 99 IV. 5.2. Filogenetikai kapcsolatok 103 IV. 5.3. Az intracelluláris kolonizáló hifák jellemzése 103 IV. 5.4. Értékelés 106 IV. 6. A mintaterület ektomikorrhiza-közösségének összehasonlító értékelése 110 V. Összefoglalás 113 VI. Summary 114 VII. Köszönetnyilvánítás 115 VIII. Felhasznált irodalom 116 IX. Függelék 2 I. Bevezetés és célkitűzések Az ektomikorrhiza-kapcsolatok intenzív kutatása csak a múlt század második felében indult meg annak ellenére, hogy létük már a 19. század második fele óta ismert (Frank és Trappe 2005). Az első időszakban a különböző ektomikorrhizák adott gomba- és növényfaj kapcsolatára jellemző morfológiájának és anatómiájának leírása, összegyűjtése zajlott. Miután a leggyakoribb ektomikorrhizák anatómiája ismertté vált, megkezdődhetett a típusok előfordulásának feltárása, a különböző természetes és mesterséges ökoszisztémák ektomikorrhiza-közösségeinek vizsgálata. Igen korán igazolttá vált, hogy az ektomikorrhizák szinte minden klimatikus öv erdeinek fő állományalkotó fafajaival együtt élnek, és nélkülözhetetlen szerepet töltenek be az életközösségekben. Bár az egyedi kapcsolatok élettani alapját a mikorrhizapartnerek közt zajló kölcsönös anyagátadás teremti meg (Smith és Read 1997), az ektomikorrhizák szerepe közösségi szinten ennél sokkal szerteágazóbb: mind a növénnyel, mind a gombával kölcsönhatásban álló egyéb populációk ökológiai viszonyait befolyásolja (van der Putten és mts. 2001), és egy közös élettani egységgé kapcsolja össze az életközösségek gombákkal mutualizmusban élő tagjait (Selosse és mts. 2006). Az ektomikorrhiza-közösségek szerepének feltárásával hamarosan azok gyakorlati felhasználására is sor került. A mezőgazdaság mellett elsősorban a természetközeli erdőgazdálkodás számára nyújtott alkalmazási lehetőséget kell kiemelni (Martin és mts. 2005): mikorrhiza oltóanyagok felhasználásával és mesterségesen, faiskolákban mikorrhizált facsemetékkel hatékonyabban erdősíthetők olyan területek is, ahol a telepítés nem hatékony vagy a természetes növényzet megtelepedésére nincs lehetőség (Núñez és mts. 2006). A környezetvédelemben az ektomikorrhizáknak kettős szerepét említhetjük meg: egyrészt mint indikátorok, az erdőközösségek természetes állapotát, szennyezettségét jelzik, másrészt a biológiai szennyezés-mentesítés (bioremediáció) napjainkban kialakulóban levő területén is felmerül az ektomikorrhizás növények hatékony alkalmazásának lehetősége (Khan és mts. 2000, Tamponnet és mts. 2008). Az ektomikorrhizák erdőkben játszott szabályozó szerepének feltárásához, valamint a mesterséges mikorrhizarendszerek sikeres felhasználáshoz azonban szükséges a természetes közösségek diverzitásának és működésének feltárására, melyben ugrásszerű előrelépést hozott az utóbbi években a molekuláris ökológiai módszerek fejlődése. Ezek segítségével már nagy mennyiségű ektomikorrhiza viszonylag pontosan határozható meg – akár faji szinten is. A 3 közösségek fajösszetételét leghatékonyabban a korábbi morfológiai-anatómiai és a molekuláris megközelítési módok ötvözésével lehet feltárni (Horton és Bruns 2001), ami azonban feltételezi egyes, korábban leírt ektomikorrhizák gombapartnereinek pontos meghatározottságát. Az első – sokszor vitatható – fajmeghatározási módszerek miatt ez azonban nincs így, ami felhívja a figyelmet egyes korábbi ektomikorrhiza-leírások felülvizsgálatának igényére. A nemzetközi kutatások nyomán, az 1990-es évektől megindult a hazai élőhelyek ektomikorrhiza-közösségeinek vizsgálata is. Néhány specifikus faji kapcsolat jellemzésére irányuló munka mellett (Jakucs és Agerer 1999, Jakucs és mts. 1999, Kovács és Jakucs 2001) egyes alföldi növénytársulások mikorrhizáinak átfogó értékelésére is sor került (Jakucs 2002a, Kovács és Bagi 2001, Kovács és Szigetvári 2002). Az ELTE Növényszervezettani Tanszékén egy OTKA-pályázat keretében 2002-től megindult a Bükki Nemzeti Park területén fekvő, termőtesteken alapuló vizsgálatoknak köszönhetően (Siller 1986, 2004) mikológiai szempontból már ismert, erdészeti szempontból hosszab ideje érintetlen „Őserdő” rezervátumterületének vizsgálata is, melyhez doktori munkám is kapcsolódik. Közép-európai, éghajlatát tekintve szárazabb (kontinentális) bükkös állományokból ezidáig nem szerepel adat a nemzetközi irodalomban. Mivel azonban gyakoriságuk miatt a bükkösök a lombos erdők övének egyik kiemelkedően fontos társulás-csoportját jelentik, több szerző is vizsgálta egyéb európai területek bükkös állományainak ektomikorrhiza-közösségeit, ami már lehetőséget adhat az összetétel összehasonlítására. A disszertáció témája a terület ektomikorrhiza-közösségének morfológia-anatómia és DNS-alapú módszerekkel történő minél alaposabb vizsgálata volt. Ennek során négy fő célt tűztem ki. I. A meghatározott mikorrhizák közül kiemeltem a legfontosabb, kevéssé ismert, de a területen gyakori tömlős és bazídiumos ektomikorrhiza-típusokat (Genea, Humaria, Pachyphloeus, Tomentella), amelyeknek részletes mikroszkópos anatómiai és molekuláris taxonómiai vizsgálatát is elvégeztem, mellyel a következő, konkrét kérdésekre kerestem a választ: a) Az említett nemzetségeket mely fajok képviselik az ektomikorrhiza-közösségben? b) A nemzetségek képviselői milyen filogenetikai kapcsolatban állnak egymással? 4 c) Melyek azok a konkrét morfológiai-anatómiai bélyegeik, melyek alapján a mintaterületen talált típusok elkülöníthetők egymástól valamint a nemzetség egyéb hazai, illetve az irodalomban szereplő, korábban már leírt ektomikorrhizáitól? II. A molekuláris alapon sikeresen meghatározott, kisebb gyakoriságban előforduló ektomikorrhiza-típusokról rövid morfológiai-anatómiai jellemzést készítettem, vizsgáltam filogenetikai kapcsolataikat, és összehasonlítottam azokat a nemzetségek korábban leírt ektomikorrhizáival. III. A mintaterület egyik domináns Lactarius-ektomikorrhizája esetében, amelynek rendszeresen tapasztaltuk idegen hifákkal történő másodlagos kolonizációját, az alábbi kérdésekre kerestem a választ: a) Milyen morfológiai-anatómiai bélyegek jellemzik az ektomikorrhizát, és milyen anatómiai hasonlóságokat és különbségeket mutat a filogenetikailag rokon gombafajok ektomikorrhizáival? b) Mely fajhoz tartozik az ektomikorrhiza mikobiontája a mintaterületen talált termőtestekből származó, illetve molekuláris adatbázisokban szereplő szekvenciák filogenetikai analízise alapján? c) Milyen fény- és elektronmikroszkóppal megfigyelhető bélyegek jellemzik az ektomikorrhizával borított gyökérszakaszok növényi sejtjeit másodlagosan kolonizáló idegen hifákat? d) Mutat-e hasonlóságot a megfigyelt kolonizáció anatómiája korábban Lactarius- ektomikorrhizákban leírt idegen hifákkal? IV. Az eddig rendelkezésünkre álló adatok alapján összefoglaló képet szerettem volna adni a bükki “Őserdő” ektomikorrhiza-közösségének faji összetételéről és gyakorisági viszonyairól, összehasonlítva egyéb hazai lombos erdők illetve az