Title (eng)
Not just ant-plants: Fungal patches and diazotrophic prokaryotes in the Cecropia/Azteca ant-plant symbiosis
Parallel title (deu)
Pilzpatches und diazotrophe Prokaryoten in der Cecropia/Azteca Pflanzen-Ameisen Symbiose
Author
Felix Benjamin Oberhauser
Advisor
Veronika Mayer
Assessor
Veronika Mayer
Abstract (deu)
Neue Einsichten in die komplexe Dreifachinteraktion von Ameisen, Pflanzen und Pilzen in
Ameisenpflanzen offenbarten Pilzpatches als wichtigen Bestandteil von Ameisen-Pflanzen Symbiosen.
Pilzflächen (Patches) findet man in phylogenetisch verschiedenen Ameisen-Pflanzen Symbiosen innerhalb
der von der Wirtspflanze bereitgestellten Wohnräume (Domatia). Pilze der Ordnung Chaetothyriales
wachsen in diesen Patches und Ameisenlarven fressen deren Hyphen. Die Besiedelung mit
Mikroorganismen und Pilzen des Patchmaterials, das aus Pflanzenmaterial mit hohem C/N Verhältnis
besteht, könnte durch stickstofffixierende Bakterien gefördert werden.
Diese Studie untersuchte die Stickstofffixierungsrate innerhalb der von Azteca Ameisen besiedelten
Internodien von Cecropia Pflanzen. Nach der Inkubation in 15N2 angereicherter Atmosphäre (75% 15N2,
25% O2) wurden die höchsten Fixierungsraten in Patches gefunden (0.019 15N2 μmol g-1 d-1). In von
Ameisen erzeugten Kartonstrukturen wurde ebenfalls Stickstoff fixiert (0.007 15N2 μmol g-1 d-1), aber
signifikant weniger als in Patches. Analyse der nifH Gensequenz von diazotrophen Bakterien offenbarte die
Präsenz von Beta-, und Alphaproteobacteria. Interessanterweise zeigten auch Ameisenlarven, Königinnen
und Coccoidea signifikant höheren 15N Anteil nach der Inkubation, was auf mögliche Endosymbionten
hinweist.
Ameisenlarven akkumulierten signifikante Mengen an 15N von markierten Patches, was auf Fressen von
Pilzhyphen hindeutet. Anzeichen für Kultivierung von Chaetothyriales durch die Ameisen wurden
gefunden, da Chaetothyriales OTUs Ameisenart-spezifisch waren.
Diese Studie zeigte zum ersten Mal, dass diazotrophe Bakterien in Pilzpatches vorkommen. Pilzpatches in
der Cecropia/Azteca Symbiose bilden daher eine bisher unbekannte Stickstoffquelle.
Abstract (eng)
Recent insights in the complex tripartite interaction of ants, plants and fungi in ant-plants revealed fungal
patches as an integral part of ant-plant symbioses, with nutrient fluxes to both ants and plants. Fungal
patches are found in phylogenetically distinct ant-plant associations within the hollow cavities provided by
the host plants. Fungi of the order Chaetothyriales regularly inhabit these patches and ant larvae were found
to feed on its hyphae. Colonization with microorganisms and fungi of the patch substrate made out of plant
tissue with high C/N ratios could be promoted by nitrogen-fixing bacteria (diazotrophs) providing nitrogen.
This study investigated nitrogen fixation activity inside the hollow internodes of Cecropia plants inhabited
by Azteca ants. After incubation in an artificial 15N2 enriched atmosphere (75% 15N2, 25% O2), highest
fixation rates were found in ant-made patches (0.019 15N2 μmol g-1 d-1). In ant-made carton structures
nitrogen fixation took place (0.007 15N2 μmol g-1 d-1) in a significantly lower rate than in patches.
Diazotrophic community analysis by means of nifH genes revealed the presence of Beta- and
Alphaproteobacteria in both carton and patch. Interestingly, ant workers, queens and Coccoidea herded by
the ants also displayed significantly elevated 15N content after incubation, indicating a possible presence of
endosymbionts.
Larvae accumulated a significant amount of nitrogen isotope from 15N labelled patches, probably caused by
feeding on fungal hyphae. Indications for ant mediated cultivation of Chaetothyriales were found as
chaetothyrialean OTUs were host ant species specific.
In summary, this study showed for the first time that a diazotrophic community is present on the fungal
patches and that members of this community actively fixate atmospheric nitrogen. Fungal patches in the
Cecropia/Azteca association therefore constitute an as yet unknown nitrogen source. It becomes evident that
ant-plant-fungi symbioses are not tripartite but rather multipartite symbiotic systems requiring further
research to eventually understand their functioning.
Keywords (eng)
ant-plantsfungiAztecaCecropiaChaetothyrialesnitrogenfixationisotopes
Keywords (deu)
AmeisenPflanzenPilzeAztecaCecropiaChaetothyrialesStickstoffFixierungIsotopen
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1322197
rdau:P60550 (deu)
55 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Number of pages
59
Association (deu)
Title (eng)
Not just ant-plants: Fungal patches and diazotrophic prokaryotes in the Cecropia/Azteca ant-plant symbiosis
Parallel title (deu)
Pilzpatches und diazotrophe Prokaryoten in der Cecropia/Azteca Pflanzen-Ameisen Symbiose
Author
Felix Benjamin Oberhauser
Abstract (deu)
Neue Einsichten in die komplexe Dreifachinteraktion von Ameisen, Pflanzen und Pilzen in
Ameisenpflanzen offenbarten Pilzpatches als wichtigen Bestandteil von Ameisen-Pflanzen Symbiosen.
Pilzflächen (Patches) findet man in phylogenetisch verschiedenen Ameisen-Pflanzen Symbiosen innerhalb
der von der Wirtspflanze bereitgestellten Wohnräume (Domatia). Pilze der Ordnung Chaetothyriales
wachsen in diesen Patches und Ameisenlarven fressen deren Hyphen. Die Besiedelung mit
Mikroorganismen und Pilzen des Patchmaterials, das aus Pflanzenmaterial mit hohem C/N Verhältnis
besteht, könnte durch stickstofffixierende Bakterien gefördert werden.
Diese Studie untersuchte die Stickstofffixierungsrate innerhalb der von Azteca Ameisen besiedelten
Internodien von Cecropia Pflanzen. Nach der Inkubation in 15N2 angereicherter Atmosphäre (75% 15N2,
25% O2) wurden die höchsten Fixierungsraten in Patches gefunden (0.019 15N2 μmol g-1 d-1). In von
Ameisen erzeugten Kartonstrukturen wurde ebenfalls Stickstoff fixiert (0.007 15N2 μmol g-1 d-1), aber
signifikant weniger als in Patches. Analyse der nifH Gensequenz von diazotrophen Bakterien offenbarte die
Präsenz von Beta-, und Alphaproteobacteria. Interessanterweise zeigten auch Ameisenlarven, Königinnen
und Coccoidea signifikant höheren 15N Anteil nach der Inkubation, was auf mögliche Endosymbionten
hinweist.
Ameisenlarven akkumulierten signifikante Mengen an 15N von markierten Patches, was auf Fressen von
Pilzhyphen hindeutet. Anzeichen für Kultivierung von Chaetothyriales durch die Ameisen wurden
gefunden, da Chaetothyriales OTUs Ameisenart-spezifisch waren.
Diese Studie zeigte zum ersten Mal, dass diazotrophe Bakterien in Pilzpatches vorkommen. Pilzpatches in
der Cecropia/Azteca Symbiose bilden daher eine bisher unbekannte Stickstoffquelle.
Abstract (eng)
Recent insights in the complex tripartite interaction of ants, plants and fungi in ant-plants revealed fungal
patches as an integral part of ant-plant symbioses, with nutrient fluxes to both ants and plants. Fungal
patches are found in phylogenetically distinct ant-plant associations within the hollow cavities provided by
the host plants. Fungi of the order Chaetothyriales regularly inhabit these patches and ant larvae were found
to feed on its hyphae. Colonization with microorganisms and fungi of the patch substrate made out of plant
tissue with high C/N ratios could be promoted by nitrogen-fixing bacteria (diazotrophs) providing nitrogen.
This study investigated nitrogen fixation activity inside the hollow internodes of Cecropia plants inhabited
by Azteca ants. After incubation in an artificial 15N2 enriched atmosphere (75% 15N2, 25% O2), highest
fixation rates were found in ant-made patches (0.019 15N2 μmol g-1 d-1). In ant-made carton structures
nitrogen fixation took place (0.007 15N2 μmol g-1 d-1) in a significantly lower rate than in patches.
Diazotrophic community analysis by means of nifH genes revealed the presence of Beta- and
Alphaproteobacteria in both carton and patch. Interestingly, ant workers, queens and Coccoidea herded by
the ants also displayed significantly elevated 15N content after incubation, indicating a possible presence of
endosymbionts.
Larvae accumulated a significant amount of nitrogen isotope from 15N labelled patches, probably caused by
feeding on fungal hyphae. Indications for ant mediated cultivation of Chaetothyriales were found as
chaetothyrialean OTUs were host ant species specific.
In summary, this study showed for the first time that a diazotrophic community is present on the fungal
patches and that members of this community actively fixate atmospheric nitrogen. Fungal patches in the
Cecropia/Azteca association therefore constitute an as yet unknown nitrogen source. It becomes evident that
ant-plant-fungi symbioses are not tripartite but rather multipartite symbiotic systems requiring further
research to eventually understand their functioning.
Keywords (eng)
ant-plantsfungiAztecaCecropiaChaetothyrialesnitrogenfixationisotopes
Keywords (deu)
AmeisenPflanzenPilzeAztecaCecropiaChaetothyrialesStickstoffFixierungIsotopen
Subject (deu)
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Number of pages
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