Die Cecropia-Azteca-Vergesellschaftung ist schon lange ein klassisches Modell-System für Pflanzen-Ameisen Interaktionen. Die Wirtspflanzen stellen Wohnraum in Form von hohlen Stängeln (Domatien) und nährstoffreiche Futterkörperchen (Müllersche Körperchen) zur Verfügung, die Ameisen verteidigen „ihre“ Pflanze gegen Fraßfeinde. Aber neben der Pflanze und den Ameisen selbst, spielen auch Schildläuse, Nematoden, Bakterien und – erst kürzlich entdeckt – auch Pilze eine funktionelle Rolle. Diese Pilze gehören zur Ordnung Chaetothyriales (Schlauchpilze - Ascomycota) und kommen in sehr diversen, oft extremen Umgebungen vor. In Verbindung mit pantropisch verbreiteten, arborealen Ameisen, sind diese Pilze, welche zu den „schwarzen Hefen“ gehören, omnipräsente Mikroorganismen. Fast alle sind neu für die Wissenschaft und bisher noch nicht als Arten beschrieben worden. Die Pilzhyphen sind in den Domatien, sowie an externen Nest- und Tunnelbauten verschiedener Ameisenarten zu finden, wo das Geflecht der Pilzhyphen zur Stabilisierung der Wände beiträgt. In solchen externen, kartonähnlichen Konstrukten findet sich eine hohe Diversität verschiedener „Pseudoarten“ aus der Ordnung der Chaetothyriales (als „operational taxonomic unit“, kurz OTU zusammengefasste Genotypen). Weitaus weniger OTUs als in externen Kartonkonstrukten wurden bislang innerhalb der Domatien tropischer Ameisenpflanzen (Myrmekophyten) gefunden. Etwa fingernagelgroße „Pilzflecke“ werden in den Domatien von den Ameisen rege umsorgt. Auch im hohlen Stamm des neotropischen Baumes Cecropia sp. werden solche Pilzflecken und, von Pilzhyphen durchzogener „Karton“, von Ameisen der Gattung Azteca sp. gehütet.
Um das phylogenetische Puzzle der Chaetothyriales zu vervollständigen, stehen derzeit Forschungen zur Diversität der Ameisen-Chaetothyriales im Fokus. Mit molekularen Methoden wurde in der hier präsentierten Studie die Diversität der Genotypen und OTUs der Pilze bei Cecropia-Azteca-Vergesellschaftungen untersucht. Auch etwaige Präferenzen verschiedener Azteca-Arten, insbesondere A. constructor und A. alfari, für bestimmte Pilz-OTUs konnten so erfasst werden. Ein Phylogramm der erhaltenen Sequenzen wurde unter Einbeziehung bereits bekannter Chaetothyriales-Sequenzen erstellt.
Chaetothyriale DNA konnte aus 37 von insgesamt 65 Pilzproben gewonnen werden. Durch Sequenzierung der teilweisen 18S (SSU), der kompletten ITS1-5.8S-ITS2 unit (ITS) und Teile der 28S (LSU) der ribosomalen DNA, konnten die in den Proben gefundenen Pilze OTUs zugeordnet werden. Alle Genotypen fanden sich in einem clade, bestehend aus “Domatien-Pilzen” die in Domatien von Ameisenpflanzen aus den Tropen weltweit gefunden wurden. Insgesamt wurden Vertreter aus nur 3 OTUs gefunden, womit die Hypothese, dass in Domatien der Cecropia eine geringe Diversität chaetothyrialer Pilze vorkommt, bestätigt wurde. 70% der Pilzsequenzen von A. constructor stammten aus der OTU3, 25% aus der OTU2 und eine Sequenz wurde in die Verwandtschaft eines Genotyps aus einer Süd-Asiatischen Ameisen-Pflanzen-Pilz-Vergesellschaftung eingeordnet. Dies spricht für eine kontinentübergreifende Verbreitung ameisenspezifischer Pilzarten aus der Ordnung der Chaetothyriales. 53% der A. alfari Proben wurden der OTU2, 40% der OTU3 und eine Sequenz wurde der OTU1 zugeordnet. Eine Präferenz für beide Azteca Arten ist somit gegeben.
Die geringe Diversität in den Cecropia-Domatien und die Präferenzen der Ameisen für einen bestimmten Pilz lassen auf Übertragung der Pilze von einer bestehenden Kolonie auf eine neugegründete Kolonie durch ausfliegende junge Königinnen schließen.
Die hier präsentierte Studie liefert einen weiteren Teil, der dem Gesamtpuzzle der Ameisen-Pflanzen-Pilz-Vergesellschaftungen hinzugefügt werden kann. Zu dessen Vervollständigung, und um damit auch evolutionäre Fragen rund um die Entwicklung von Pflanzen-Ameisen-Pilz Mutualismen zu beantworten, sind weitere Untersuchungen mit verschiedenen Pflanzen-Ameisen-Pilz Lebensgemeinschaften wünschenswert.

The association of Cecropia sp. (Urticaceae) with Azteca sp. (Formicidae: Dolichoderinae) has long been a classical example for ant-plant associations. The plants provide ants with glycogen-rich food bodies (Müllerian bodies), pearl bodies on the leaf surface and nesting space in the hollow stem internodes (so-called “domatia”). In return for shelter and food, the Azteca ants react with impressive aggression towards herbivores and overgrowing plants. But the Cecropia-Azteca association is more than a bipartite interaction. Beside the host-plant and the inhabiting ants, also nematodes, coccids, bacteria and fungi play a major role in the mutualism. The fungi were only recently discovered and assigned to the ecologically rather unusual order of Chaetothyriales (Ascomycetes) which are often found in extreme environmental niches. In arboreal ant-plant associations, chaetothyrialean fungi seem to be ubiquitous, and have a global occurrence. Most fungal strains found so far in ant-plant interactions are new to science, still need to be taxonomically described, and are currently assigned to so-called OTUs (operational taxonomic units = cluster of closely related genotypes). Chaetothyrialean fungi occur inside the domatia as well as outside on ant made nests and “runway galleries”, where the dense hyphal net has a stabilizing function for the nest and gallery walls. On these carton-like walls a high diversity of different chaetothyrialean OTUs is present. In contrast, much fewer OTUs were found in small, fungi containing “patches” inside the domatia of tropical ant-plants (myrmecophytes). Also inside the hollow stem of the Neotropical Cecropia sp. trees, fungal patches are found, tended by Azteca sp. ants.
In order to disentangle the phylogeny of Chaetothyriales and to learn more about the chaetothyrialean strains living in association with tropical arboreal ants, ongoing studies focus on the diversity of those fungi in ant-nests. In the present study, the diversity of genotypes and OTUs in Cecropia-Azteca associations was investigated with molecular methods. Also preferences of different Azteca sp., especially A. constructor and A. alfari, for specific chaetothyrialean fungi were analysed. For phylogenetic assignment, a phylogenetic tree including chaetothyrialean sequences from previous studies was reconstructed. Chaetothyrialean DNA from 37 fungal patch and ‘carton’ samples, from different Cecropia-Azteca associations, was gained successfully with analysis of the partial 18S (SSU), the complete ITS1-5.8S-ITS2 unit (ITS) and parts of the 28S (LSU) of the ribosomal DNA. All sequences were assigned to OTUs of the domatia-clade in the phylogenetic analysis, confirming low chaetothyrialean diversity inside Cecropia domatia. 70% of fungal sequences from A. constructor were assigned to OTU3, 25% to OTU2 and one sequence was found sister to a South-Asian ant-plant-fungi association, which indicates a global distribution of ant specific chaetothyrialean fungi. 53% of A. alfari-tended samples were assigned to OTU2, 40% to OTU3 and one sequence was assigned to OTU1. Hence, OTU-ant specificity can be confirmed for A. constructor and A. alfari. Low chaetothyrialean diversity inside domatia and given OTU-ant specificity lead to the hypothesis of vertical fungi-transmission. Alate queens may carry hyphae parts from their mother colony during the nuptial flight and inoculate their new fungal patches with the hyphae they bring along. A similar behaviour has been shown for young Attini queens.
This study offers new insights into the distribution of chaetothyrialean fungi in fungal patches inside domatia of the Neotropical Cecropia sp. with Azteca sp. ant hosts. Hence, it adds another piece of the evolutionary and functional puzzle of the Chaetothyriales-ant-plant symbiosis. To answer questions on the evolution of ant-plant-fungus interactions further studies with similar associations should be attempted.