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Análisis metagenómico de la diversidad fúngica de un ecosistema semi-árido de Baja California
Metagenomic analysis of fungal diversity in a semi-arid ecosystem of Baja California
Lluvia Beatriz Vargas Gastélum
Meritxell Riquelme Pérez
Ana Elena Escalante Hernández
Acceso Abierto
Atribución
Pyrosequencing,Internal Transcribed Spacer region,Fungal diversity,Semi arid ecosystems,Baja California,Metagenómica,Pirosecuenciación,Ecosistemas semi áridos,Diversidad Fúngica,Región Espaciador Interno Transcrito,Metagenomic
El suelo es considerado como el reservorio de biodiversidad más grande del planeta. En ecosistemas terrestres, los hongos del suelo juegan un papel ecológico principal en el reciclaje de nutrientes, así como por sus relaciones mutualistas y patógenas con plantas. Una tercera parte de la superficie terrestre es considerada como árida o semi-árida. A pesar del papel fundamental que juegan los hongos en la dinámica de los ecosistemas, poco es sabido sobre su distribución, diversidad y abundancia en ecosistemas áridos y semi-áridos. Para evaluar la diversidad y abundancia de hongos en un ecosistema semi-árido con clima mediterráneo de Baja California, México, el espaciador interno transcrito (ITS) del ADN nuclear fue empleado como código de barras del ADN fúngico y pirosecuenciación 454 como plataforma de secuenciación. Fueron analizados dos micro-hábitats diferentes en verano e invierno, uno influenciado por la actividad de roedores (madriguera) y otro sin disturbio (superficie). Para todas las muestras se determinaron características físico-químicas del suelo. Se obtuvieron de 148×103 a 340×103 secuencias, correspondientes a 3,800-4,500 OTUs, dependiendo de la región ITS considerada y de la muestra. Consistentemente, los filos Ascomycota y Basidiomycota fueron los más abundantes. Sin embargo, se encontraron diferencias significativas en relación a la composición y abundancia de la diversidad fúngica entre micro-hábitats así como entre estaciones del año. Estas diferencias estacionales entre micro-hábitats podrían ser debidas a las variaciones de temperatura y humedad del suelo que se registraron. Para determinar la influencia de dichos factores ambientales se empleó un análisis de correspondencia canónica, el cual sugiere que las muestras de superficie pueden estar mayormente influenciadas a cambios de humedad, mientras que las muestras de madriguera pueden ser más sensibles a cambios de temperatura. El índice de Simpson indicó una gran riqueza de especies, ya que se obtuvieron valores entre 0.866 y 0.976. El índice de Shannon indicó una alta diversidad ya que se estimaron valores de 3.79 hasta 5.18. El índice de Chao 1 estimó valores de riqueza de 1,454 hasta 4,548, que en comparación al número de OTUs obtenido por tipo de muestra, indicó que el esfuerzo de muestreo no fue suficiente, siendo congruente con las curvas de rarefacción las cuales no alcanzaron la asíntota. Este estudio nos muestra que la composición de la comunidad fúngica en estos ecosistemas es influenciada por factores ambientales estacionales, algo que regularmente no es considerado en este tipo de estudios.
The soil is considered the largest reservoir of biodiversity in the world. In all terrestrial ecosystems, soil fungi play an important ecological role in nutrient recycling, and in addition they establish mutualistic and pathogenic interactions with plants. One third of the terrestrial surface is considered as arid or semi-arid. Despite of the fundamental role that fungi play in the ecosystem dynamics, little is known about their distribution, diversity and abundance in arid and semi-arid ecosystems. To assess the diversity and abundance of fungi in a semi-arid ecosystem with mediterranean climate from Baja California, Mexico, the internal transcribed spacer (ITS) of nuclear DNA was used as a marker for fungal DNA barcoding and a 454 pyrosequencing approach was undertaken. Two different micro-habitats, one influenced by rodent's activity (burrow) and the other one with undisturbed soil (surface), were analyzed both in Winter and Summer. Physicochemical characteristics of the soil were also established. Between 148×103 and 340×103 sequences were obtained, resulting between 3,800 and 4,500 OTUs, depending on the sample and ITS region considered. Consistently, the phyla Ascomycota and Basidiomycota were the most abundant. However, significant differences were found in the composition and abundance of fungal diversity between the two micro-habitats as well as between the two seasons analyzed. These differences could be primarily due the seasonal season and micro-habitat variations in temperature and moisture registered. A canonical correspondence analysis was employed to determine the influence of the environmental factors; this analysis suggest that surface samples could be influenced by humidity changes, mean while the burrow samples coul be more sensitive to temperature changes. According to indexes results, the Simpson index showed that in all kind of samples there is a great species abundance, due to obtained values from 0.866 to 0.976; the Shannon index showed values from 3.79 to 5.18 indicating a high diversity. The Chao 1 index estimated richness values from 1,454 to 4,548, that in comparison with the OTUs numbers obtained by sample, indicating that the sampling effort was not sufficient, being consistent rarefaction curves that not reached the asymptote. This study showed that the fungal community composition in this ecosystem is influenced by seasonal environmental factors that are not commonly considered in this kind of studies.
CICESE
2013
Tesis de maestría
Español
Vargas Gastélum, LL.B.2013.Análisis metagenómico de la diversidad fúngica de un ecosistema semi-árido de Baja California.Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.
MICROBIOLOGÍA
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