山火事後の北極圏ツンドラへの北方高木の転入に対する菌根菌の接種の全体的な影響は限定的であり、種特異的な反応を示した

Limited overall impacts of ectomycorrhizal inoculation on recruitment of boreal trees into Arctic tundra following wildfire belie species-specific responses.

• Rebecca E Hewitt
• F Stuart Chapin
• Teresa N Hollingsworth
• Michelle C Mack
• Adrian V Rocha
• D Lee Taylor

抄録

我々は、森林線上や北極圏のツンドラにおける一般的な北方林の樹木や拡大する低木種の火災後の育苗が、北方林の菌根菌の共存によって促進されているかどうかを検証した。山火事は、北方林の種を募集するための播種条件を改善することで、森林-ツンドラのエコトーンにおけるビオームシフトを促進することが予想される。火災後の苗の勧誘と将来のバイオームシフトにおける根関連菌類（RAF）の役割を明らかにするために、樹幹線とツンドラで3つの処理（焼失した北方林、焼失していない北方林、滅菌した接種物の対照処理）のうちの1つを接種した4種の北方樹と低木の支配的な樹種を定植した。また、生存している苗から採取した個々の根尖部のITS-rDNA配列に基づいてRAF群集の特徴を明らかにし、RAF組成と接種処理、宿主種、実験期間との間の相関関係を調べた。我々は、RAF組成と苗の指標との間の相関関係を調べた。ライブと滅菌オートクレーブ接種の両方の処理は、すべての種について、苗の生存率と成長に対して同様の効果を持っていた。RAF の組成には治療法による違いはなく、ほとんどのコロニー化は局所的な真菌によるものであることが示唆された。しかし，苗の形質と生育は，RAF の組成，コロニー化および特定の RAF の相対的な豊富さと相関していた。特にPicea sp.の成績はRAFの指標と強い共変動を示した。これらの結果から、菌根菌の共移動は北区の育苗を制限する主要な要因ではないことが示唆された。

We tested whether post-fire seedling establishment of common boreal tree and expanding shrub species at treeline and in Arctic tundra is facilitated by co-migration of boreal forest mycorrhizal fungi. Wildfires are anticipated to facilitate biome shifts at the forest-tundra ecotone by improving seedbed conditions for recruiting boreal species; at the same time fire alters the composition and availability of mycorrhizal fungi critical to seedling performance. To determine the role of root-associated fungi (RAF) in post-fire seedling recruitment and future biome shifts, we outplanted four dominant boreal tree and shrub species inoculated with one of three treatments at treeline and in tundra: burned boreal forest, unburned boreal forest, or a control treatment of sterilized inoculum. We compared survivorship, growth, and physiological performance of the seedlings in relation to mycorrhizal inoculum treatment and among host species, characterized the RAF communities based on ITS-rDNA sequencing of individual root tips sampled from surviving seedlings, and tested for correlations between RAF composition and the inoculation treatments, host species, and duration of the experiment. We explored correlations between RAF composition and seedling metrics. Both live and sterile autoclaved inoculation treatments had similar effects on seedling survivorship and growth for all species. RAF composition did not vary by treatment, suggesting that most colonization was due to local fungi. However, seedling traits and growth were correlated with RAF species composition, colonization, and the relative abundance of specific RAF taxa. Picea sp. performance in particular showed strong co-variation with RAF metrics. Our results suggest that mycorrhizal co-migration is not a primary limiting factor to boreal seedling recruitment because the experimental provision of inoculum did not affect seedling recruitment; yet, RAF did influence seedling performance, particularly resident RAF at treeline and in tundra, suggesting that mycorrhizal fungi are important to vegetation processes at the treeline-tundra ecotone.