متابارکدینگ جامعه قارچ‌های خاک مرتبط با زعفران کشت شده در مزرعه آلپ تلقیح شده با قارچ‌های میکوریز

قارچ‌های خاک به شدت بر ساختار و عملکرد اکوسیستم تأثیر می‌گذارند و نقش کلیدی در بسیاری از خدمات بوم‌شناختی به‌عنوان تجزیه‌کننده‌ها، همزیست‌های گیاهی و پاتوژن‌ها ایفا می‌کنند. قارچ‌های میکوریزای آربوسکولار (AMF) ارتباطات همزیستی متقابل با ریشه‌های گیاه برقرار می‌کنند و با افزایش جذب مواد مغذی و آب توسط گیاه به‌عنوان کودهای زیستی عمل می‌کنند. اطلاعات دربارهٔ ارتباط AMF با Crocus sativus L. (زعفران) و تأثیر آن‌ها بر عملکرد محصول و کیفیت ادویه در سال‌های اخیر در حال افزایش است. با این حال، هنوز داده‌های کمی دربارهٔ تنوع زیستی جوامع میکروبی خاک مرتبط با این محصول در محیط‌های آلپی وجود دارد.

هدف این مطالعه بررسی جوامع قارچی در دو سایت آزمایشی آلپی کشت شده با زعفران و رتبه‌بندی تأثیر نسبی دو تلقیح AMF بود که به خاک به صورت گونه‌های منفرد (R = Rhizophagus intraradices، C. Walker & A. Schüßler) یا مخلوطی از دو گونه (M = R. intraradices و Funneliformis mosseae، C. Walker & A. Schüßler) اعمال شده و بر جوامع قارچی ساکن که ممکن است در تنوع و ترکیبشان تأثیر داشته باشند. ما از متابارکدینگ Illumina MiSeq بر روی ناحیه ریبوزومی هسته‌ای ITS2 برای شناسایی جوامع قارچی مرتبط با کشت Crocus sativus در دو مزرعه واقع در شهرداری‌های Saint Christophe (SC) و Morgex (MG) (دره آاوستا، ایتالیا)، که با تلقیح AMF درمان شده یا نشده و برای دو سال متوالی نمونه‌برداری شده‌اند (Y1؛ Y2)، استفاده کردیم. تحلیل داده‌ها به طور مداوم نشان داد که Basidiomycota در هر دو سایت و سال‌های نمونه‌برداری (Y1 و Y2) به‌طور قابل توجهی فراوان بودند.تفاوت‌های قابل توجهی در توزیع مجموعه‌های تاکسونی قارچ‌ها در سطوح شاخه و رده بین دو سایت نیز مشاهده شد.

تفاوت‌های اصلی ترکیبی شامل تغییرات قابل توجه در فراوانی واحدهای عملیاتی تاکسونومی (OTU) بود که به رده‌های Dothideomycetes و Leotiomycetes (Ascomycota)، Agaricomycetes و Tremellomycetes (Basidiomycota)، Mortierellomycetes و Mucoromycetes تعلق داشتند. تفاوت‌های بیشتر مربوط به واحدهای OTU سایر رده‌ها بود که فقط در سال اول یا دوم نمونه‌برداری به طور قابل توجهی حضور داشتند. در مورد Glomeromycota، جنس غالب Claroideoglomus بود که همیشه در هر دو سایت و سال شناسایی شد. جنس‌های دیگر AMF مانند Funneliformis، Septoglomus و Microdominikia تنها در سایت MG شناسایی شدند. نتایج نشان داد که نه سایت‌ها و نه تلقیح به طور قابل توجهی بر جوامع قارچی مزارع زعفران آلپ تأثیر نگذاشتند؛ بلکه سال نمونه‌برداری بیشترین تأثیر قابل توجه را بر جوامع موجود داشت.

“Soil fungi strongly influence ecosystem structure and functioning, playing a key role in many ecological services as decomposers, plant mutualists and pathogens. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) establish mutualistic symbiotic associations with plant roots and act as biofertilizers by enhancing plant nutrients and water uptake. Information about the AMF association with Crocus sativus L. (saffron) and their impact on crop performances and spice quality has been increasing in recent years. Instead, there is still little data on the biodiversity of soil microbial communities associated with this crop in the Alpine environments.

The aims of this study were to investigate the fungal communities of two Alpine experimental sites cultivated with saffron, and to rank the relative impact of two AMF inocula, applied to soil as single species (R = Rhizophagus intraradices, C. Walker & A. Schüßler) or a mixture of two species (M = R. intraradices and Funneliformis mosseae, C. Walker & A. Schüßler), on the resident fungal communities which might be influenced in their diversity and composition. We used Illumina MiSeq metabarcoding on nuclear ribosomal ITS2 region to characterize the fungal communities associated to Crocus sativus cultivation in two fields, located in the municipalities of Saint Christophe (SC) and Morgex (MG), (Aosta Valley, Italy), treated or not with AMF inocula and sampled for two consecutive years (Y1; Y2). Data analyses consistently indicated that Basidiomycota were particularly abundant in both sites and sampling years (Y1 and Y2).

Significant differences in the distribution of fungal taxa assemblages at phylum and class levels between the two sites were also found. The main compositional differences consisted in significant abundance changes of OTUs belonging to Dothideomycetes and Leotiomycetes (Ascomycota), Agaricomycetes and Tremellomycetes (Basidiomycota), Mortierellomycetes and Mucoromycetes. Further differences concerned OTUs, of other classes, significantly represented only in the first or second year of sampling. Concerning Glomeromycota, the most represented genus was Claroideoglomus always detected in both sites and years. Other AMF genera such as Funneliformis, Septoglomus and Microdominikia, were retrieved only in MG site. Results highlighted that neither sites nor inoculation significantly impacted Alpine saffron-field fungal communities; instead, the year of sampling had the most appreciable influence on the resident communities.”