Biodiversity of African soil fungi

Abstract

Seened on ökoloogilise võtmetähtsusega eukarüoodid, mis tagavad toitainete ringluse, lagundades orgaanilist ainet ja parandades mulla struktuuri. Mükoriissed suhted taimejuurtega suurendavad vee ja toitainete, eriti fosfori, omastamist ning toetavad taimede vastupidavust põuale ja muudele stressiteguritele. Hoolimata nende olulisest rollist põllumajanduses, farmaatsias ja ökosüsteemide toimimises on seente mitmekesisus endiselt puudulikult kirjeldatud: hinnanguliselt eksisteerib 2,2–3,8 miljonit liiki, kuid vähem kui 95% neist on teaduslikult kirjeldatud, eriti troopilistes piirkondades. Doktoritöös kasutasin eDNA metatriipkoodistamist, et uurida mulla ja juurte seente kooslusi üle Aafrika. 32 riiki hõlmanud kontinentaalne uuring näitas selgeid erinevusi niiskete ja kuivade troopiliste metsade vahel. Suurim liigirikkus ilmnes Kesk- ja Ida-Aafrikas, madalaim Põhja-Aafrikas. Troopilistes metsades domineerisid saprotroofsed seened, savannides ja niisketes metsades olid enam levinud ektomükoriissed liigid, samas kui kuivades metsades ja Lääne-Aafrika metsa-savanni ökotoonides esines rohkem arbuskulaarse mükoriisa seeni. Parasiitsed ja patogeensed liigid olid arvukamad savannipiirkondades. Seente koosluste struktuuri kujundasid peamiselt keskmine aastane temperatuur, sademete hulk ja mulla pH. Koostöös loodud kõrge eraldusvõimega kaart tõi esile madala mitmekesisusega kõrbealad ning kõrge mitmekesisusega tulipunktid Lääne-Ida-Aafrika savannivööndis ning Kesk- ja Lõuna-Aafrikas. Kakao agrometsanduse uuringud Lääne-Aafrikas näitasid, et kliima- ja mullategurid mõjutasid seente mitmekesisust enam kui farmide vanus. Lisaks selgus, et puuliigiga Alnus glutinosa seotud ektomükoriisaseentest oli 93% Alžeerias unikaalsed ning prooviala mõju oli tugevam kui mullateguritel. Kokkuvõttes rõhutab töö bioloogiliste, abiootiliste ja ruumiliste tegurite koosmõju ning vajadust kaitsta Aafrika muldi, et säilitada elurikkus ja ökosüsteemide vastupidavus kliima- ja maakasutuse muutuste tingimustes. Fungi are ecologically key eukaryotes that ensure nutrient cycling by breaking down organic matter and improving soil structure. Mycorrhizal relationships with plant roots enhance water and nutrient uptake, especially phosphorus, and support plant resilience to drought and other stresses. Despite their important role in agriculture, pharmaceuticals, and ecosystem functioning, fungal diversity remains poorly characterized: an estimated 2.2–3.8 million species exist, but fewer than 95% have been scientifically described, especially in tropical regions. In my doctoral thesis, I used eDNA metabarcoding to study soil and root fungal communities across Africa. A continental survey covering 32 countries revealed clear differences between humid and dry tropical forests. The highest species richness was observed in Central and East Africa, with the lowest in North Africa. Saprotrophic fungi dominated tropical forests, ectomycorrhizal species were more common in savannas and moist forests, while arbuscular mycorrhizal fungi were more common in dry forests and the West African forest-savanna ecotones. Parasitic and pathogenic species were more abundant in savanna areas. The structure of fungal communities was mainly shaped by mean annual temperature, rainfall and soil pH. The collaboratively created high-resolution map highlighted low-diversity desert areas and high-diversity hotspots across the savannah zones of West and East Africa and Central and Southern Africa. Studies of cocoa agroforestry in West Africa showed that climate and soil factors influenced fungal diversity more than farm age. In addition, 93% of the ectomycorrhizal fungi associated with the tree species Alnus glutinosa were unique to Algeria, and the influence of the sampling area was stronger than that of soil factors. Overall, the work highlights the interplay among biotic, abiotic, and spatial factors, and the need to protect African soils to maintain biodiversity and ecosystem resilience amid climate and land-use change.