Global forests are increasingly being threatened by altered climatic conditions and increased attacks by pests and pathogens. The complex ecological interactions among pathogens, microbial communities, tree hosts and the environment are important drivers of forest dynamics. Little is known about the ecology of forest pathology and related microbial communities in temperate forests of the southern hemisphere. In this study, we used next-generation sequencing to characterize sapwood-inhabiting fungal communities in North Patagonian Nothofagus forests and assessed patterns of diversity of taxa and ecological guilds across climatic, site and host variables (health condition and compartment) as a contribution to Nothofagus autecology. The diversity patterns inferred through the metabarcoding analysis were similar to those obtained through culture-dependent approaches. However, we detected additional heterogeneity and greater richness with culture-free methods. Host species was the strongest driver of fungal community structure and composition, while host health status was the weakest. The relative impacts of site, season, plant compartment and health status were different for each tree species; these differences can be interpreted as a matter of water availability. For Nothofagus dombeyi, which is distributed across a wide range of climatic conditions, site was the strongest driver of community composition. The microbiome of N. pumilio varied more with season and temperature, a relevant factor for forest conservation in the present climate change scenario. Both species carry a number of potential fungal pathogens in their sapwood, whether they exhibit symptoms or not. Our results provide insight into the diversity of fungi associated with the complex pathobiome of the dominant Nothofagus species in southern South America.
Los bosques del mundo están cada vez más amenazados por las condiciones climáticas alteradas y el aumento de los ataques de plagas y patógenos. Las complejas interacciones ecológicas entre los patógenos, las comunidades microbianas, los árboles hospedantes y el medio ambiente son impulsores importantes de la dinámica forestal. Poco se sabe sobre la ecología de la patología forestal y las comunidades microbianas relacionadas en los bosques templados del hemisferio sur. En este estudio, utilizamos la secuenciación Illumina para caracterizar las comunidades de hongos que habitan en la albura en los bosques de Nothofagus de la Patagonia Norte y evaluamos los patrones de diversidad de taxones y gremios ecológicos a través de variables climáticas, de sitio y de hospedante (identidad, condición de salud y compartimento) como una contribución a la autoecología de los Nothofagus. Los patrones de diversidad inferidos a través del análisis metabarcoding fueron similares a los obtenidos a través de enfoques dependientes de cultivo. Sin embargo, detectamos mayor heterogeneidad y mayor riqueza con métodos independientes de cultivo. La especie hospedante fue el modelador más fuerte de la estructura y composición de la comunidad fúngica, mientras que el estado de salud del hospedante fue el más débil. El impacto relativo del sitio, la estación, el compartimento y el estado de salud fueron diferentes para cada especie de árbol; estas diferencias pueden interpretarse en clave de disponibilidad de agua. Para N. dombeyi, que se distribuye a lo largo de una amplia gama de condiciones climáticas, el sitio fue el principal modelador de la composición de la comunidad. El micobioma de Nothofagus pumilio varió más con la estación y la temperatura, un factor relevante para la conservación de los bosques en el escenario actual de cambio climático. Ambas especies portan una serie de patógenos fúngicos potenciales en su albura, ya sea que muestren síntomas o no. Nuestros resultados brindan una idea de la diversidad de hongos asociados con el complejo patobioma de las especies dominantes de Nothofagus en el sur de América del Sur.
Keywords: environmental DNA; forest decline; latent pathogens; metabarcoding; temperate forests; wood endophyte.
© 2022 John Wiley & Sons Ltd.