Hidden diversity and host specificity of Pertusaria-residing Tremella fungi in Norway

Abstract

Usynlig for det blotte øyet, er mangfoldet av lavboende Tremella sopper ganske sikkert sterkt undervurdert. Tremella sopper kan noen ganger observeres med fruktlegemener på laver (symptomatisk). Dens vanligste livsform er dog usynlig som en asymptomatisk gjær inne i lavens kropp (thallus). Lavboende Tremella i dens filamentøse stadium (produserer fruktlegemer) er kjent for å være vertsspesifikk, mens vertsspesifisiteten og økologien til gjærstadiet er lite studert. Ved oppstart av denne studien, var kun en art kjent for å leve symptomatisk i Pertusariaceae, nemlig T. pertusariae. I tillegg har det blitt oppdaget Tremella ITS sekvenser, som forurensing, i forbindelse med DNA-strekkoding av asymptomatiske Pertusaria arter. I dette prosjektet har jeg (1) studert artsmangfoldet av asymptomatiske lavboende Tremella i Pertusaria i Norge, (2) undersøkt deres vertsspesifisitet til Pertusaria, og (3) testet om det kan være en korrelasjon mellom tilstedeværelse av Tremella og ulike klimatiske variabler. Jeg har brukt såkalt high-throughput sekvensering av DNA fragmentet ITS2 fra Pertusaria objekter innsamlet fra hele Norge, oppformert med både generelle sopp-primere og spesifikke primere for Tremella i to ulike PCR oppsett. Jeg har vurdert artsmangfoldet ved hjelp av fylogenetiske analyser og visualisert vertsspesifisiteten med cirkos plott. Videre brukte jeg ulike statiske analyser for å sammenlikne resultater produsert med de ulike primer kombinasjonene og PCR oppsett (GLMM), samt for å teste om tilstedeværelse av Tremella er avhengig av klimatiske forhold (GLM). Det største artsmangfoldet av Tremella i Pertusaria ble funnet med de generelle sopp primerne fremfor de Tremella-spesifikke primerne. Mine fylogenetiske resultater viser at de fleste amplikon sekvens variantene (ASVene) grupperer med ulike Tremella arter, men også med arter i andre slekter av ordenen Tremellales, noe som her er observert for aller første gang i slekta Pertusaria. Når det er sagt, så grupperer dog de fleste ASVene med en referanse av T. pertusariae. Blant disse ASVene opptrer flere distinkte genetiske linjer, noe som antyder at T. pertusariae representerer et artskompleks. Tilstedeværelsen av asymptomatisk Tremella i Pertusaria viser i denne studien få tegn til vertsspesifisitet og en negativ korrelasjon med temperatur. Min studie viser tydelig at gjærformen til Tremella er mer vanlig enn dens filamentøse form i arter av Pertusaria. Følgelig må det antas at Tremella arters ulike livsformer (gjær vs. filamentøs) har ulike habitat preferanser og begrensninger. Det samme ser ut til å gjelde for vertsspesifisitet og klimapreferanse.

Hidden from plain view, the diversity of lichen-inhabiting Tremella fungi may be underestimated. Tremella occasionally form fruiting bodies on lichens and the more common yeast stage is asymptomatic on lichen thalli. Lichenicolous Tremella in the filamentous stage (symptomatic; forming fruiting bodies) is known to be host specific, while the host specificity and ecology of the yeast stage (asymptomatic) is poorly studied. Prior to this study, only one species of Tremella was known to reside symptomatically in the Pertusariaceae, namely T. pertusariae. However, while DNA barcoding species of the Pertusariaceae, contaminant ITS sequences of Tremella were obtained from asymptomatic specimens. Through this project, I have (1) studied the diversity of asymptomatic Pertusaria-residing Tremella fungi in Norway, (2) investigated their host specificity to Pertusaria, and 3) tested if there was a correlation between Tremella presence and various climatic variables. I used high-throughput amplicon sequencing targeting the ITS2, using both general fungal- and Tremella specific primers in two different PCR setups, on samples collected from various locations in Norway. I assessed the diversity with phylogenetic analyses, and I visualized host specificity using circos plots. I used a generalized linear mixed model (GLMM) to compare results obtained with the various primer combinations and PCR setups. Finally, I used a generalized linear model (GLM) to test whether Tremella presence may depend on climatic conditions. Most of the tremellalean species diversity obtained from the various Pertusaria hosts was found using the general fungal primers rather than the Tremella-specific primers. My phylogenetic results show that several tremellalean amplicon sequence variants (ASVs) group with a variety of tremellalean species, also outside of the genus Tremella, which is observed for the first time in Pertusaria. Most of the obtained ASVs do, however, group with the T. pertusariae reference. These ASVs appear as several rather distinct genetic lineages, suggesting T. pertusariae represents a species complex. The presence of Tremella ASVs in the Pertusaria specimens studied herein do not indicate host specificity and is negatively correlated with temperature. My study clearly shows that the tremellalean yeast stage is more common than its filamentous stage in species of Pertusaria. From this follows that different habitat preferences and limitations apply for the yeast stage of lichenicolous Tremella than for the filamentous species. The same seems to be the case regarding host specificity and climate preference.