Mykologiske samfunn i jord, røtter og frø hos honningblom, Herminium monorchis

Abstract

Roos, R.E., Davey, M. & Evju, M. 2024. Mykologiske samfunn i jord, røtter og frø hos honningblom, Herminium monorchis. NINA Rapport 2461. Norsk institutt for naturforskning. Honningblom, Herminium monorchis, er en kritisk truet orkidé med fire forekomster i Hvaler kommune. For å bedre rødlistestatus for arten innen 2034 er det både behov for tiltak på de lokalitetene der arten forekommer i dag, og bevaringsutsetting der honningblom har gått ut. NINA utarbeidet i 2023 et program for å bygge et kunnskapsgrunnlag for bevaringsutsetting, bestående av seks delprosjekter. Denne rapporten oppsummerer resultatene til delprosjekt 2: identifisering av mykosymbiontene til honningblom. Fordi orkidéfrø er meget små og mangler næringsrik frøhvite, er de avhengige av sopp (mykosymbionter) for å spire. Også som voksne planter er mange orkidéarter til en viss grad avhengige av mykosymbionter. Tidligere studier viser at honningblom assosieres med flere sopparter. Målet med denne studien var å finne ut hvilke sopparter som assosieres med honningblom på de fire lokalitetene i Norge, og om soppsamfunnet i jord med honningblom skiller seg fra der honningblom er fraværende. Det ble samlet jordprøver fra ti ruter per lokalitet; fem ruter med og fem uten honningblom. I tillegg samlet vi røtter fra to planter og frøkapsler fra ti planter. Miljø-DNA-teknologi med metastrekkoding ble brukt til å identifisere sopparter i prøvene, med følgende resultater: • 2638 sopptaksa ble påvist i jord fra honningblomlokalitetene • 620 ble kun funnet i jord fra ruter med honningblom • Indikatorartsanalyse viste 25 sopparter som kan være indikator for forekomst (13 arter) eller fravær (12 arter) • 71 sopparter ble påvist fra røttene og 161 fra frøkapslene Artssammensetning av sopp mellom lokalitetene varierer og er sterkt knyttet til jordegenskaper. En betinget ordinasjon viste ulike soppsamfunn i ruter med og uten honningblom når lokalitetsbetinget variasjon ble tatt høyde for. Det tyder på systematiske forskjeller i soppsamfunnet koblet til honningbloms tilstedeværelse, som er konsistent mellom lokalitetene. Mest iøynefallende indikator for forekomst av honningblom er en art i familien Ceratobasidiaceae. Arten ble også påvist på en rotprøve og er en sannsynlig mykosymbiont for promotering av frøplanteetablering. Artssammensetningen på rotprøvene var veldig forskjellig fra hverandre, selv om de to plantene kom fra samme lokalitet, Skjellvik. Den ene var dominert av en Ceratobasidiaceae-art, som danner mykorrhiza med orkideer, mens den andre var dominert av sekksporesopper fra flere slekter. Noe overlapp i artssammensetning mellom røttene og frøkapsler tyder på noe vertikal overføring av endofytter fra morplante til frø. Dette innebærer at endofyttisk sopp i morplanten koloniserer frøene, slik at soppen og frøene sprer seg sammen til nye lokaliteter. Ingen av de 13 artene som var felles for røtter og frø, tilhørte soppfamilier som er kjente mykorhizzapartnere med orkideer. Flere av artene tilhører gjærslekter med antimikrobielle egenskaper, og det er mulig at disse beskytter frøene mot patogener. NIBIO har fått til vellykket asymbiotisk frøspiring av honningblomfrø fra Skjellvik og Skipstadsand. Det må utarbeides en strategi i samarbeid mellom miljøforvaltningen, NINA og NIBIO for hvordan, når og hvor ferdig utviklede planter skal settes ut samt vurderinger av metoder for utsetting. Behov for videre innsamling av frø bør vurderes, for å sikre genetisk variasjon i oppformerte planter. Det vil være fordelaktig å sette i gang skjøtsel av området rett utenfor honningblomlokaliteten på Skjellvik jf. tidligere utarbeidet skjøtselsplan, for å tilrettelegge for eventuell utplanting senere. En plan for overvåking av utsatte planter må utvikles.

Roos, R.E., Davey, M. & Evju, M. 2024. Fungal communities in soil, roots, and seeds of musk orchid, Herminium monorchis, in Norway. NINA Report 2461. Norwegian institute for nature research. Musk orchid, Herminium monorchis, is a critically endangered species with four populations in Norway. To meet national goals to improve the conservation status of musk orchid by 2034, management actions are required to conserve current populations and reintroduce the species where it has gone extinct. NINA developed a program to increase the knowledge base for reintroduction, consisting of six work packages. In this report we summarize the results of work package two: identification of the fungal symbionts of musk orchid in Norway. Because orchid seeds are very small, all orchids depend on symbiosis with fungi for germination and to acquire the nutrients required for the development of photosynthetic organs. In adult orchids, the level of dependence on a fungal symbiont differs between species and can vary with environmental conditions. Musk orchid has previously been attributed several fungal symbiont species, but these have not been identified in the Norwegian populations. The aim of this study was therefore to identify the fungal communities in soil associated with the four musk orchid populations in Norway using metabarcoding. In addition, we identified fungal communities from the roots of two individuals and seed capsules of ten individuals, with the following main results. • 2638 fungal taxa were identified in the soils from musk orchid localities • 620 were found exclusively in plots with musk orchid present • Indicator species analysis revealed 25 fungi associated to presence (13 species) or absence (12 species) of musk orchid • 71 different fungal taxa were identified from roots, and 161 from seed capsules We found different fungal community compositions across the four sites, probably related to differences in soil characteristics. Constrained ordination showed fungal communities to differ significantly between plots with and without musk orchid when variation to due locality was accounted for, pointing to systematic differences in the fungal communities related to musk orchid presence. We identified a species within Ceratobasidiaceae as a potential fungal partner of musk orchid. The same species was found in one of the root samples. We conclude that this species is likely to be a fungal symbiont of musk orchid in Norway. The fungal community composition associated with roots differed markedly between the two sampled plants despite their shared provenance. One was dominated by Ceratobasidiaceae, which are known orchid mycorrhiza, while the other was dominated by various Ascomycetes. There was little taxonomic overlap between fungal communities isolated from roots and seed capsules, indicating a minor role of vertical transmission of fungal symbionts in musk orchid. None of the few shared fungal taxa are known as orchid mycorrhiza, but rather belong to yeast taxa whose antimicrobial properties may protect against pathogens. The Norwegian Institute of Bioeconomy Research (NIBIO) has successfully germinated musk orchid seed from Skjellvik and Skipstadsand asymbiotically. A collaborative effort between NINA, NIBIO and management authorities should produce a strategy that outlines best-practices for introduction of cultured plants, selects suitable localities for reintroduction, and considers whether additional seeds need to be collected to ensure ample genetic diversity. We further advise implementing management actions at Skjellvik to increase habitat availability to musk orchid and to accommodate the first introduction of cultured individuals into the wild. A monitoring program should be designed to test the outcome of management actions and reintroduction against previously determined management goals.