Fungal conservation genetics: Effects of forest fragmentation on genetic diversity in dead wood dependent fungi in space and time

De boreale skogene i Skandinavia har gjennomgått store forandringer i løpet av de siste århundrene på grunn av menneskelig aktivitet, herunder skogsdrift. Vi har svært lite upåvirket skog igjen og det vi har, er ofte svært fragmentert. Dette har hatt en negativ påvirkning på populasjoner av arter knyttet til denne skogtypen. Den negative påvirkningen er veldokumentert hva gjelder artsdiversitet, men vi vet lite om hvordan dette påvirker den genetiske variasjonen innen arter, som også er en viktig biodiversitetskomponent. I prosjektet FunGen undersøker vi organismer som har viktige funksjoner i disse økosystemene, med vedboende sopp. En genetisk forandring innen disse artene kan muligens gå ut over produksjon av fruktlegemer, sporenes spire-evne og grad av stresstoleranse. Mindre genetisk variasjon kan også medføre en dårligere evne til å tilpasse seg til et endret klima. I FunGen-prosjektet fokuserer vi på hvordan skogfragmentering påvirker og har påvirket den genetiske variasjonen innen ulike arter. Vi har samlet inn prøver av 300 fruktlegemer fra fire arter fra flere populasjoner (ca. 20) i Europa (Norge, Sverige, Finland, Polen, Estland og Russland). Basert på de genetiske analysene kan vi konkludere med at det er forskjellige mønstre for genetisk mangfold. Noen arter, som Phellopilus nigrolimitatus, har relativt store populasjonsstørrelser med svak genetisk struktur. Andreandre arter, som Amylocystis lapponica, har en tendens til å ha mindre populasjonsstørrelse med mer divergens mellom populasjoner, med små og isolerte populasjoner som er mer sannsynlig å bli påvirket av skogbehandling og fragmentering (WP1 og WP2). Vi har også gjennomført restaureringseksperimenter (WP4) av de tre sopp-artene i tre områder : Nordmarka, Østmarka og Telemark, til sammen i ni skoger (WP4). Dette translokasjonseksperimentet har blitt overvåket årlig og vil strekke seg over varigheten av FunGen. I samarbeid med Fylkesmannen I Oslo og Bymiljøetaten vil vi også undersøke om vi kan tilbakeføre to andre sopper til skog, ved å utplassere soppmycel, noe som kan bli et nyttig verktøy innen naturforvaltning. Ved hjelp av DNA-metabarcoding-analyser undersøkte vi bakterie- og soppdiversiteten i til sammen 45 tokker i de tre nevnte områdene og ni populasjonene. Vi fant en ulik artssammensetning som i all hovedsak kan tilskrives regionale forskjeller i miljøforhold mellom landskapene. Til slutt, ved å dra nytte av den store prøvetakingsstørrelsen samlet i flere landskap, graver vi inn i et uutforsket felt innen mykologi. I dette «spinn off» studiet undersøkte vi soppdiversiteten som vokser inne i de innsamlede fruktlgemene. Resultatene våre viser at det forekommer en rik diversitet av andre sopp inne i fruktlegemene. Dette er et, i all hovedsak, oversett biomangfold bestående av mange vertsspesifikke sopper (WP3).

FunGen has generated new empirical knowledge on how wood decay fungi have been affected genetically by forest loss and fragmentation in the Fennoscandia. Improved understanding of forestry effects on species and genetic diversity has the potential to enable better informed management and conservation decisions that account for biodiversity. We investigated if regionally extinct red-listed species can be re-introduced to their former habitats that are situated beyond the dispersal distance range and written precautionary principles. Another fundamental finding is on DNA-based assessment and biomonitoring of bacteria, fungi and insects in wood or fruit bodies, which has the potential to advance the use of this analytical tool in national monitoring programs. On a longer-term perspective, the findings and experimental designed in FunGen has allowed to build larger networking, including stakeholders, for successive multilateral research collaboration frameworks and EU-funded schemes.

Forest loss and fragmentation is recognized as one of the main global threats to biodiversity. The boreal forests of Fennoscandia have undergone dramatic changes during the last centuries, where intensive forest management and short rotation times have led to the loss and fragmentation of natural forests, resulting in biodiversity decline. However, very little is known about how genetic variation within species, the basic biodiversity component, has been affected by habitat fragmentation. FunGen aims to analyse how polypores, a group of wood-dependent fungi providing essential ecosystem services in boreal forests, have been affected genetically. First, in a broad-scale landscape genetics study, we will correlate the spatial distribution of genetic variation within common (non-red-listed) and rare (red-listed) polypore species with forest characteristics, current and historic forest connectivity, climatic and spatial data. We will also analyse genetic variation among fungaria collections. In this way we will address temporal changes in genetic variation. Secondly, by a pairwise comparison of genetic variation of fruit bodies from 12 forests (six isolated and six well-connected forests), we will address the effect of fragmentation on the current populations. Thirdly, we will assess the effect of fragmentation on the next generation populations, by analysing airborne spores. Finally, we will investigate whether populations of red-listed fungal species can be restored by placing inoculated wood pieces in old-growth and culture forests. The population genetic analyses will mainly use a high throughput sequencing approach (RADseq). The project will provide new knowledge about how genetic variation is affected by habitat fragmentation. In addition to running costs, we apply funding for two post doctoral positions (3+2 years) to accomplish our goals. An interdisciplinary team of national and international experts have been assembled to carry out this ambitious project.