- Acronimo
- THALLI
- Codice
- PNRA18_00056
- Area di ricerca
- Life science
- Tematica specifica di ricerca
- Micologia, microbiologia, ecologia, simbiosi lichenica, metabarcoding della comunità
- Regione di interesse
- Antartide, Terra Vittoria, Terra Nova Bay
- PI
- Lucia Muggia
- Istituzione PI
- Università di Trieste, Dipartimento di Life Sciences
- Sito web istituzionale
- http://example.com
- Altre Istituzioni e soggetti coinvolti
- Università della Tuscia, Viterbo
- Consistenza del team ricerca
- quattro ricercatori (3 professori associati e due professori ordinari; due femmine e tre maschi); due dottorandi (due maschi); un ricercatore senior (femmina)
- Stato progetto
- In corso
- Stazioni principali usate
- MZS
- Il progetto
Nell'Antartide continentale, sulle superfici rocciose prive di ghiaccio i licheni sviluppano forme poco appariscenti che ostacolano il riconoscimento diretto delle specie. Oltre una certa soglia di stress, la vita sulle rocce diventa impossibile e dominano le comunità microbiche criptoendolitiche. Tuttavia, i licheni rappresentano un importante gruppo di organismi con un'alta percentuale di endemismo. La loro tradizionale natura duale, associazioni simbiotiche tra funghi biotrofi e microrganismi fototrofi, è stata recentemente messa in discussione. I talli lichenici sono strutture aperte che ospitano altri procarioti non cianobatterici, alghe e altri microfunghi. Filogenetica, metabarcoding, microscopia e analisi "omiche", esperimenti di coltura e solo di recente hanno portato alla luce una diversità particolarmente elevata delle comunità fungine e batteriche associate ai licheni, ovvero i mico- e microbiomi lichenici, rispettivamente, in diverse ecologie. I licheni antartici probabilmente forniscono nicchie cruciali per la diversificazione di microfunghi e batteri in ambienti estremi. Questo progetto mira a catturare la diversità di funghi e batteri che risiedono all'interno dei talli lichenici di specie selezionate per individuare i taxa che caratterizzano le simbiosi dei licheni antartici, i taxa che sono peculiari di condizioni ambientali estreme, sviluppando stili di vita sia endolici che endolitici, i taxa che sono specificamente associati a specie licheniche e che possono essere confermati come simbionti complementari a livello mondiale negli stessi sistemi lichenici. Le analisi mirate di metabarcoding e coltura proposte prenderanno in considerazione sia un campionamento di licheni molto specifico dal punto di vista ecologico (specie endemiche dell'Antartide) sia un campionamento ecologicamente esteso (specie cosmopolite) e utilizzeranno i dati già ottenuti dalle comunità microbiche strettamente endolitiche. I risultati rafforzeranno la percezione che le simbiosi licheniche sono caratterizzate da mico- e microbiomi multipli, peculiari e di forma ecologica, e sono nicchie in cui avvengono la diversificazione e l'evoluzione microbica in ambienti estremi.
- Immagini
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Habit of the cosmopolitan A. Rhizoplaca melanophthalma, B. Tephromela atra and C. Xanthoria elegans and the endemic D. Buellia frigida, E. Lecanora fuscobrunnea and F. Lecidea cancriformis. Scale bars = A, C-F) 1 cm, B) 0.5 mm.)
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- Motivazione, importanza della ricerca
Questa proposta è stata concepita per catturare la diversità dei funghi e dei batteri che risiedono nei talli dei licheni per individuare i) i taxa che caratterizzano le simbiosi dei licheni antartici, ii) i taxa che sono peculiari degli ambienti estremi (e si trovano sia come endolicheni che come endolitici), e iii) i taxa che sono specificamente associati agli stessi sistemi lichenici in tutto il mondo e che sarebbero dei simbionti complementari.
Tre specie di licheni cosmopoliti e tre endemiche dell'Antartide sono state selezionate per il campionamento e le analisi molecolari delle comunità fungine. Le cosmopolite Rhizoplaca melanophthalma, Tephromela atra e Xanthoria elegans sono distribuite in tutto il mondo in ambienti alpini, crescono sugli stessi tipi di roccia e sono state ben studiate dal punto di vista ecologico, genetico e filogenetico e i loro micobionti e fotobionti sono stati isolati in coltura. R. melanophthalma costruisce in genere talli umbilicati (fissati al substrato da un'unica resistenza centrale), squamulosi o pulvinati, bitorzoluti. T. atra forma talli crostosi composti da isole contigue e piatte di tallo (areole) che aderiscono strettamente al substrato con tutta la loro superficie inferiore. X. elegans ha una forma di crescita foliosa, ma il tallo aderisce strettamente alla roccia, assomigliando a un tallo crostoso, con lobi stretti, convessi e radianti. Buellia frigida, Lecanora fuscobrunnea e Lecidea cancriformis sono state selezionate tra le specie endemiche antartiche perché condividono lo stesso habitat con le tre specie cosmopolite selezionate. Tutte costruiscono talli crostosi sulle rocce e sono ben note per la loro diversità genetica e morfologica, le relazioni filogenetiche e le prestazioni fisiologiche come specie estremotolleranti in condizioni estreme e simulate nello spazio.
- Obiettivi della proposta
Questa proposta combinerà sequenziamento metabarcode high throughput, analisi filogenetiche e microscopiche e isolamenti di colture per raggiungere i seguenti obiettivi:
-Obiettivo 1: dimostrare che le specie licheniche endemiche e cosmopolite dell'Antartide condividono i "mico-microbiomi lichenici antartici" che caratterizzano le simbiosi licheniche antartiche e sono rappresentati da taxa estermotolleranti peculiari degli estremi antartici, ma senza specificità per le specie licheniche ospiti.
-Obiettivo 2: dimostrare che le specie licheniche cosmopolite che crescono sia in Antartide che fuori ospitano, oltre al "mico- e microbioma lichenico antartico", frazioni microbiche che caratterizzano condizioni ambientali estreme, il "mico- e microbioma lichenico estremo", e che hanno evoluto stili di vita endolici ed endolitici per far fronte a potenzialità di vita limitate.
-Obiettivo 3: dimostrare che i diversi licheni ospitano anche una frazione fungina e batterica unica e specie-specifica, il "mico- e microbioma centrale della specie", che rappresenterebbe la partnership complementare nelle simbiosi licheniche.
Le analisi mirate di metabarcoding prenderanno in considerazione sia un campionamento di taxon di licheni molto endemici specifici per l'ecologia (tre specie endemiche di licheni antartici) sia un campionamento di taxon esteso all'ecologia (tre specie cosmopolite di licheni), oltre ai dati ottenuti dalle sole comunità fungine endolitiche, per rafforzare la percezione che le simbiosi licheniche sono caratterizzate da micobiomi e microbiomi multipli, peculiari e di forma ecologica. Essendo il "micobioma e microbioma centrale della specie" una frazione fungina e batterica, specifica della specie ospite, stabile e indipendente dal contesto ambientale in cui la specie lichenica si distribuisce, sarebbe considerato una partnership integrativa della simbiosi lichenica, che viene incorporata nel tallo o dispersa insieme ai principali simbionti lichenici. Una maggiore pressione ambientale e vincoli selettivi, in tutto il mondo e in Antartide, aumenterebbero l'adattamento agli estremi ambientali sviluppando stili di vita endolici ed endolitici, incrementando, quindi, la diversificazione dei taxa all'interno dei talli e delle rocce licheniche. Il "mico- e microbioma lichenico estremo" così generato avrebbe una composizione diversificata di taxon e sarebbe più ricco di specie rispetto al "mico- e microbioma centrale della specie", denotando processi evolutivi in corso. Una terza frazione fungina sarebbe rappresentata da taxa che non hanno vincoli di dispersione ma sono stati selezionati dalle condizioni ambientali ("l'ambiente seleziona", Baas Becking 1934) e possono sopravvivere, più di altri, agli estremi ambientali solo quando crescono come endolicheni, costituendo così il "mico- e microbioma dei licheni antartici". La maggior parte dei taxa rappresentanti dei tre micobiomi dovrebbe essere presente in modo criptico e difficilmente rilevabile morfologicamente nei campioni di licheni ambientali, ma potrebbe essere isolata in coltura assenica utilizzando una metodologia accurata.
Questa ricerca dimostrerà che i talli lichenici sono microniche importanti e cruciali per l'evoluzione e la diversificazione di microrganismi estremo-tolleranti in macrohabitat assediati da potenziali di sopravvivenza limitati, come l'Antartide continentale. Inoltre, i ceppi isolati rappresenteranno materiale chiave per futuri studi in vitro per comprendere l'interazione specie-specie e spiegare reciprocamente se possono agire come aiutanti o sostenitori delle simbiosi licheniche in condizioni ambientali estreme.
La proposta comprende anche:
-Obiettivo 4: migliorare la collezione di licheni del Museo Nazionale dell'Antartide (Genova) ospitato presso l'Università di Trieste con nuovi esemplari di licheni al fine di aggiornare la collezione e fornire materiale fresco per i prossimi studi sulla diversità e la biologia dei licheni antartici. Inoltre, tutte le informazioni che saranno raccolte durante il campionamento e la caratterizzazione degli esemplari saranno archiviate e rese disponibili nel database del portale delle collezioni biologiche del MNA.
- Attività svolta e risultati raggiunti
Campionamento durante la XXXVII Campagna Antartica.
- Prodotti
Per ora non disponibile.