Traditional knowledge, diversity and cultivation of commercial ectomycorrhizal fungi in Southwest China, and impact of fungal communities on plantation establishment

Abstract

Els cossos fructífers de fongs comestibles silvestres, tòfones o bolets, coneguts com a "delícies de les muntanyes", són un recurs forestal natural àmpliament reconegut pel seu valor nutricional, medicinal, econòmic i fins i tot cultural. La majoria dels bolets silvestres comestibles d'alt preu són fongs ectomicorízics (EMF) que formen una relació simbiòtica amb els arbres i tenen un paper important en l'ecosistema. El sud-oest de la Xina és ric en diversitat de fongs i diversitat cultural, però hi ha poques investigacions sobre etnomicologia. A més, l'ús extensiu de bolets comestibles silvestres, especialment els EMF, amenaça la diversitat de fongs. Omplir els buits en el coneixement etnomicològic serà beneficiós per avaluar la disponibilitat d'espècies com a preludi de la conservació i la sostenibilitat ecològica al sud-oest de la Xina. Tot i centrar-se en el cultiu de EMF, especialment els nous EMF comercials de gran valor i la mico-silvicultura alleujaran les pressions sobre les poblacions de bolets silvestres i sobre el medi ambient. La present tesi va dirigir la investigació sobre la diversitat de fongs i la utilització sostenible dels bolets comestibles silvestres mitjançant la investigació del coneixement micològic local, la taxonomia dels fongs, la inoculació de fongs micoríziques i l'efecte de les comunitats de fongs en l'establiment de les plantacions, que proporcionaran noves fonts de bolets d'alt valor i proporcionaran informació sobre el mecanisme d'establiment de plantes durant la restauració dels ecosistemes.

A la tesi presentada, es van dur a terme entrevistes semiestructurades amb venedors de bolets als mercats i amb recol·lectors de bolets en hàbitats naturals de Yunnan, Xina, del 2019 al 2021. Es van recollir fongs comestibles silvestres de boscos i mercats, mentre que es van utilitzar tècniques morfològiques i moleculars per identificar espècies de fongs. A continuació, vam descriure dos nous fongs ectomicorízics comercials d'alt valor mitjançant anàlisis filogenètiques morfològiques i moleculars, i es va examinar la simbiosi micorízica d'arbres econòmics amb dos nous fongs ectomicorízics. A més, es va estudiar la espècie exotic de tòfona Tuber melanosporum, de alt valor als mercats inoculada a sis espècies de roure xinès a l'hivernacle. Es va controlar el desenvolupament ectomicorízic fins a 32 mesos per aclimatar les micorizes obtingudes en condicions d'hivernacle i avaluar quines espècies de roure podrien establir una simbiosi micorízica persistent amb T. melanosporum. Al final, vam estudiar els efectes d'interacció de Lactarius deliciosus i les comunitats de fongs locals en l'establiment de plàntules exòtiques de Pinus radiata. Es van estudiar estratègies de plàntules de P. radiata introduïdes colonitzades amb un fong ectomicorízic (EMF), L. deliciosus, per entendre si va formar associacions familiars o noves amb els EMF locals en un nou hàbitat durant un període de 2,5 anys. Això ens ajudarà a saber com es podrien establir amb èxit P. radiata i L. deliciosus.

Els nostres resultats van demostrar que (i) la prefectura de Pu'er és rica en coneixements micològics locals i diversitat de fongs, i és necessari continuar la investigació d'etnomicologia i desenvolupar la gestió racional dels bolets comestibles salvatges. (ii) La nova espècie Rhizopogon songmaodan sp. nov. pertany al subgènere Versicolores. Es van produir abundants ectomicorizes quatre mesos després de la inoculació. R. songmaodan podria ser un bon candidat per al cultiu al sud-oest de la Xina. (iii) La nova espècie Choiromyces sichuanensis sp. nov. es va distingir fàcilment d'altres espècies xineses de Choiromyces per anàlisis morfològiques i filogenètiques moleculars. Les micorizes sintetitzades entre plantes de pi amb C. sichuanensis es van informar per primera vegada i van estar ben desenvolupades. (iv) La micorrització controlada de cinc espècies autòctones de roure xinès per T. melanosporum va tenir èxit i va tenir efectes positius en el creixement de tres d'aquestes espècies al viver, 24 mesos després de la inoculació. Dues espècies, Q. mongolica i Q. longispica, semblen ser simbionts prometedors per a projectes de cultiu de tòfona gourmet a la Xina, alhora que poden contribuir a la forestació i la conservació dels ecosistemes. (v) Les plàntules de Pinus radiata introduïdes es podrien establir amb èxit en un nou hàbitat formant micorizes amb Lactarius deliciosus o formant associacions familiars amb EcMF local. L. deliciosus cointroduït podria persistir a la plantació de Xifeng i no ser substituït per EcMF local. Un EcMF local, Suillus sp. a l'hàbitat local va formar associació amb P. radiata.

Los cuerpos fructíferos de hongos comestibles silvestres, setas y trufas, conocidos como “delicias de la montaña”, son un recurso forestal natural ampliamente reconocido por su valor nutricional, medicinal, económico e incluso cultural. La mayoría de los hongos comestibles silvestres de alto precio son hongos ectomicorrízicos (EMF) que forman una relación simbiótica con los árboles y juegan un papel importante en el ecosistema. El suroeste de China es rico en diversidad de hongos y diversidad cultural, pero hay pocas investigaciones sobre etnomicología. Además, la utilización extensiva de hongos silvestres comestibles, especialmente los EMF, amenaza la diversidad fúngica. Llenar los vacíos en el conocimiento etnomicológico será beneficioso para evaluar la disponibilidad de especies como preludio de la conservación y la sostenibilidad ecológica en el suroeste de China. Concentrarnos en el cultivo de EMF, especialmente los nuevos EMF comerciales de alto valor, y la mico-silvicultura, aliviará las presiones sobre las poblaciones de hongos silvestres y sobre el medio ambiente. La presente tesis se centró en la investigación de la diversidad fúngica y la utilización sostenible de los hongos silvestres comestibles investigando el conocimiento micológico local, la taxonomía fúngica, la inoculación de micorrizas y el efecto de las comunidades fúngicas en el establecimiento de plantaciones, lo que proporcionará nuevas fuentes de hongos de alto valor y brindará información sobre el mecanismo de establecimiento de plantas durante la restauración del ecosistema.

En la tesis presentada, se realizó una entrevista semiestructurada con vendedores de hongos en mercados y recolectores de hongos en hábitats naturales en Yunnan, China, de 2019 a 2021. Se recolectaron hongos silvestres comestibles de bosques y mercados, mientras que se utilizaron técnicas morfológicas y moleculares para identificar especies de hongos. Luego describimos dos nuevos hongos ectomicorrízicos comerciales de alto valor mediante análisis filogenéticos morfológicos y moleculares, y se examinó la simbiosis micorrícica de árboles de alto rendimiento económico con dos nuevos hongos ectomicorrízicos. Además, se estudió la especie de trufa de exótica, Tuber melanosporum, de alto valor en los mercados, inoculada en seis especies de roble chino en el invernadero. Se controló el desarrollo de ectomicorrizas durante un máximo de 32 meses para aclimatar las micorrizas obtenidas en condiciones de invernadero y evaluar qué especies de robles podrían establecer una simbiosis micorrízica persistente con T. melanosporum. Al final, estudiamos los efectos de interacción de Lactarius deliciosus y las comunidades fúngicas locales en el establecimiento de plántulas exóticas de Pinus radiata. Se estudiaron las estrategias de plántulas de P. radiata introducidas colonizadas con un hongo ectomicorrícico (EMF), L. deliciosus, para comprender si formaba asociaciones familiares o nuevas con EMF local en un nuevo hábitat durante un período de 2,5 años. Esto nos ayudará a saber cómo se podrían establecer con éxito P. radiata y L. deliciosus.

Los resultados mostraron que (i) la prefectura de Pu'er es rica en conocimiento micológico local y diversidad de hongos, y es necesario continuar con la investigación de la etnomicología y desarrollar el manejo racional de los hongos silvestres comestibles. (ii) La nueva especie Rhizopogon songmaodan sp. nov. Pertenece al subgénero Versicolores. Se produjeron abundantes ectomicorrizas cuatro meses después de la inoculación. R. songmaodan podría ser un buen candidato para el cultivo en el suroeste de China. (iii) La nueva especie Choiromyces sichuanensis sp. nov. se distinguió fácilmente de otras especies chinas de Choiromyces mediante análisis filogenéticos, morfológicos y moleculares. Las micorrizas sintetizadas entre plantas de pino con C. sichuanensis se obtuvieron por primera vez y se desarrollaron bien. (iv) La micorrización controlada de cinco especies autóctonas de roble chino por T. melanosporum fue exitosa y tuvo efectos positivos en el crecimiento de tres de estas especies en el vivero, 24 meses después de la inoculación. Dos especies, Q. mongolica y Q. longispica, parecen ser simbiontes prometedores para los proyectos de cultivo de trufa gourmet en China, al tiempo que contribuyen potencialmente a la forestación y la conservación del ecosistema. (v) Las plántulas de Pinus radiata introducidas podrían establecerse con éxito en un nuevo hábitat formando micorrizas con Lactarius deliciosus o formando asociaciones familiares con EcMF local. L. deliciosus cointroducido podría persistir en la plantación de Xifeng y no ser reemplazada por EcMF local. Un ECMF local, Suillus sp. en el hábitat local formó asociación con P. radiata.

Wild edible fungal fruiting bodies, or mushrooms, known as “delicacies from the mountains”, are a natural forest resource widely acknowledged for their nutritional, medicinal, economic, and even cultural value. Most of high-priced wild edible mushrooms are ectomycorrhizal fungi (EMF) which form a symbiotic relationship with trees and play an important role in the ecosystem. Southwest China is rich in fungal diversity and cultural diversity, but there are few researches on ethnomycology. In addition, extensive utilization of wild edible mushrooms, especially the EMF, threatens the fungal diversity. Filling the gaps in ethnomycological knowledge will be beneficial to assess species availability as a prelude to conservation and ecological sustainability in southwest China. While focusing on EMF cultivation, especially new commercial high-valued EMF, and myco-silviculture will alleviate pressures on wild mushroom populations and on the environment. The present thesis targeted research into fungal diversity and sustainable utilization of wild edible mushrooms by investigating local mycological knowledge, fungal taxonomy, mycorrhizal inoculation and the effect of fungal communities on plantation establishment, which will provide new sources of high-value mushrooms and provide insights into the mechanism of plant establishment during ecosystem restoration.

In the presented thesis, a semi-structured interview with mushroom vendors in markets and with mushroom collectors in natural habitats in Yunnan was conducted from 2019 to 2021. Wild edible fungi were collected from forests and markets, while morphological and molecular techniques were used to identify fungal species. Then we described two new high-value commercial ectomycorrhizal fungi by morphological and molecular phylogenetic analyses, and mycorrhizal symbiosis of economic trees with two new ectomycorrhizal fungi was examined. In addition, exotic value truffle species, Tuber melanosporum, inoculated to six Chinese oak species in the greenhouse was studied. Ectomycorrhizal development was monitored for up to 32 months to acclimatize the mycorrhizae obtained in glasshouse conditions and assess which oak species could establish a persistent mycorrhizal symbiosis with T. melanosporum. In the end, we studied interaction effects of Lactarius deliciosus and local fungal communities at the establishment of exotic Pinus radiata seedlings. Strategies of introduced P. radiata seedlings colonized with an ectomycorrhizal fungus (EMF), L. deliciosus, were studied to understand whether it formed familiar or new associations with local EMF in a new habitat over a period of 2.5 years. This will help us know how P. radiata and L. deliciosus could be successfully established.

Our results showed that (i) Pu’er Prefecture is rich in local mycological knowledge and fungi diversity, and it is necessary to continue the research of ethnomycology and develop the rational management of wild edible mushrooms. (ii) New species Rhizopogon songmaodan sp. nov. belongs to the subgenus Versicolores. Abundant ectomycorrhizae were produced four monts after inoculation. R. songmaodan could be a good candidate for cultivation in southwest China. (iii) New species Choiromyces sichuanensis sp. nov. was easily distinguished from other Chinese Choiromyces species by morphological and molecular phylogenetic analyses. The synthesized mycorrhizae between pine plants with C. sichuanensis was first reported and well developed. (iv) Controlled mycorrhization of five indigenous Chinese oak species by T. melanosporum was successful and had positive effects on the growth of three of these species in the nursery, 24 months after inoculation. Two species, Q. mongolica and Q. longispica, appear to be promising symbionts for gourmet truffle cultivation projects in China, while potentially contributing to afforestation and ecosystem conservation. (v) Introduced Pinus radiata seedlings could be successfully established in new habitat by forming mycorrhizae with Lactarius deliciosus or forming familiar associations with local EcMF. Co-introduced L. deliciosus could persist in the Xifeng plantation and not be replaced by local EcMF. A local EcMF, Suillus sp. in the local habitat formed association with P. radiata.