Molecular biology of soil fungi participating in litter decomposition in forest ecosystems

Abstract

In forest ecosystems, substantial part of carbon enters soil in the form of plant litter. The decomposition of litter and soil organic matter represents an important process affecting nutrient cycling and carbon balance in soils. Fungi are considered the primary decomposers in terrestrial ecosystems due to the production of wide range of extracellular enzymes that allow them to attack the lignocellulose matrix in litter. Even if fungi represent key players in organic matter decomposition, the information about the structure and diversity of their communities is still limited and the roles of individual fungal taxa in forest soils remain unclear. This Ph.D. thesis focused on the characterization of fungal communities in forest soils and their potential to decompose plant litter. The method for in-depth analysis of complex microbial communities from environmental samples was established and used. In addition, single eukaryotic functional gene was analysed in soil for the first time at a depth that allowed reliable estimation of diversity. It was demonstrated that microbial community composition differs among horizons of forest soil profile. Despite similar diversity, significant differences in microbial community composition were observed between the DNA and RNA. Several microbial groups highly...

V lesních ekosystémech vstupuje významná část uhlíku do půdy ve formě rostlinného opadu. Dekompozice opadu a půdní organické hmoty je proto důležitým procesem ovlivňujícím bilanci živin a toky uhlíku v půdě. Houby jsou v terestrických ekosystémech pokládány za nejvýznamnější rozkladače a to díky své schopnosti produkovat řadu extracelulárních enzymů, které jim umožňují rozkládat biopolymery. I když houby zastávají klíčovou roli v procesu dekompozice, jen málo je známo o struktuře a diverzitě jejich společenstev a jejich přesná funkce v lesních půdách zůstává mnohdy nejasná. Tato disertační práce byla zaměřena na charakterizaci houbových společenstev v lesních půdách a jejich schopností týkajících se dekompozice rostlinného opadu. Součástí této práce bylo vypracovat metodiku pro podrobnou analýzu komplexních mikrobiálních společenstev a využít ji pro analýzu environmentálních vzorků. Dále se podařilo kvantifikovat diverzitu genu pro exocelulázu v půdním vzorku. Výsledky této práce ukázaly, že struktura mikrobiálního společenstva se liší mezi horizonty lesního půdního profilu. Významné rozdíly ve složení společenstva byly pozorovány mezi DNA a RNA komunitou navzdory jejich podobné diverzitě. Několik mikrobiálních taxonů vysoce abundantních v RNA vykazovalo jen velmi nízkou abundanci v DNA, což...