Fungal-helper-bacteria communities in higher attine ant gardens
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Data
2022-12-19
Autores
Orientador
Rodrigues, Andre 
Coorientador
Flórez Patino, Laura Victoria
Pós-graduação
Ciências Biológicas (Microbiologia Aplicada) - IBRC
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
As bactérias desempenham papéis metabólicos fundamentais para a sobrevivência de outros organismos, criando sistemas complexos. Os jardins de fungos das formigas attine (Hymenoptera: Attini: Attina) são exemplos didáticos dessa complexidade, pois esses insetos dependem obrigatoriamente de fungos basidiomicetos para sua alimentação. Embora esse mutualismo seja o cerne das colônias attinas, outros organismos estão envolvidos na manutenção desse microhabitat. Vários estudos mostraram comunidades bacterianas na matriz do jardín de fungo compostas por Pantoea, Klebsiella, Pseudonocardia, Streptomyces e outros gêneros considerados envolvidos na ciclagem de nutrientes e defesa contra fungos antagônicos que ameaçam o jardín. Por outro lado, a função de grupos bacterianos localizados na hifosfera, região que envolve a hifa fúngica e sob sua influência, não foi abordada em previos estudos. Nesta tese, objetivamos avaliar as comunidades bacterianas da hifosfera de Leucoagaricus gongylophorus e seus potenciais efeitos diretos sobre o cultivar das formigas. Isolamos bactérias da superfície da estafila (grupo de hifas inchadas onde os nutrientes do fungo são armazenados) com potenciais funções metabólicas para o desenvolvimento do cultivar e do jardim. Nossos resultados mostraram a presença de comunidades bacterianas como parte da microbiota do fungo. Ensaios in vitro mostraram que as bactérias que habitam a hifosfera podem ser benéficas para o fungo, aumentando a produção da biomassa e auxiliando na mineralização de compostos. Análise transcriptômica de L. gongylophorus na presença de Staphylococcus sp. mostraram vias antimicrobianas down-regulated permitindo o estabelecimento bacteriano nas hifas, bem como transcritos up-regualted relacionados à síntese de lipídios e carboidratos. Além disso, usando técnicas moleculares e microscópicas mostramos evidências de bactérias dentro da hifa de L. gongylophorus. Implicações ecológicas dessas bactérias para o fungo e para as formigas são discutidas. Nossos resultados coletivamente, mostram bactérias na superfície da hifa, bem como dentro da hifa, que constituem a microbiota fúngica que sustenta a vida microbiana no jardim de fungos.
Resumo (inglês)
Bacteria play fundamental metabolic roles for the survival of other organisms, creating complex systems. The fungus gardens of attine ants (Hymenoptera: Attini: Attina) are textbook examples of such complexity, as these insects obligatory depend on basidiomycetous fungi for food. Although this mutualism is the core of attine colonies, other organisms are involved in the maintenance of this microhabitat. Several studies showed bacterial communities in the fungus gardens matrix composed of Pantoea, Klebsiella, Pseudonocardia, Streptomyces, and other genera thought to be involved in nutrient cycling and defence against antagonistic fungi that threaten the gardens. In contrast, the function of bacterial groups located in the hyphosphere, the region surrounding the fungal hypha and under their influence, were not tackled in any study. In this thesis, we aimed to assess bacterial communities on and inside of the hyphosphere of Leucoagaricus gongylophorus and their direct potential effects on this ant fungal cultivar. We isolated bacteria from the staphyla surface (swollen hypha where fungal nutrients are stored) with putative metabolic functions for the development of the fungus cultivar and the garden. Our findings showed the presence of bacterial communities as part of the fungus microbiota. In vitro assays showed that bacteria inhabiting the hyphosphere can be beneficial for the fungus, increasing biomass production and helping in compound mineralization. Transcriptomics analysis of L. gongylophorus in presence of Staphylococcus sp. showed downregulated antimicrobial pathways allowing the bacterial establishment on the hyphae, as well as upregulated transcripts related to the synthesis of lipids and carbohydrates. In addition, we showed evidence of bacteria inside L. gongylophorus hypha using molecular and microscopic techniques. Ecological implications of these bacteria for the fungus and the ants are discussed. Collectively, bacteria on the hypha surface as well as inside the hypha comprise the fungal microbiota that support microbial life in the fungus garden.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Inglês