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Delivering insights into diversity and ecology of marine chytrids

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Universitat de Barcelona. Facultat de Ciències de la Terra

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[eng] Current knowledge of marine fungi is limited, marked by gaps in the understanding of their diversity, spatio-temporal patterns, and ecological roles within marine ecosystems. The underexplored nature of specific fungal groups, like chytrids occurring during phytoplankton blooms, and the lack of research in most marine regions, such as the Mediterranean Sea, emphasise the need for this thesis. Consequently, the main objective of this doctoral thesis is to investigate the composition of the fungal community in the Mediterranean coastal ecosystem, with a focus on the basal fungal group Chytridiomycota (chytrids). The study sets for specific objectives: i) to evaluate the spatial distribution of Chytridiomycota diversity in various coastal areas during dinoflagellate proliferations; ii) to evaluate the temporal dynamics of the fungal community in epiphytic communities during benthic dinoflagellate proliferations and to investigate their interaction with hosts; and iii) to identify and describe new parasitic Chytridiomycota species associated with their host proliferations. The chytrid community in coastal environments is particularly dynamic and diverse, with a marked specificity towards their preferred hosts. These communities are more diverse and abundant in sediments and on macroalgae surfaces than in the water column. The relative abundance of chytrids increases in the water column during dinoflagellate proliferations, suggesting their opportunistic parasitic behaviour. In the laboratory, strains of four chytrid species, including the most abundant species detected by metabarcoding sequencing, have been cultured and identified by co-culture techniques with dinoflagellates. Three strains correspond to as yet undescribed species and the cultures have allowed the morphological and molecular characterisation of two of them, Dinomyces gilberthii and Paradinomyces evelyniae, which have been newly described in this thesis. In terms of geographic distribution of species, Dinomyces gilberthii is widely distributed in coastal Mediterranean habitats particularly during summer dinoflagellate blooms. Conversely, species like Paradinomyces evelyniae exhibit a more limited distribution in these habitats. Investigations into the temporal dynamics of the fungal community on poorly explored niches such as biofilms in macroalgae, revealed an alternation in the abundance of fungal groups, significantly influenced by the epiphytic dinoflagellates dynamics. Dominant chytrid species in these communities, such as Dinomyces arenysensis, exhibit adaptability in their survival strategies, including trophic versatility. The findings demonstrate that chytrids play a significant role in the structuring of planktonic and benthic microbial communities in the coastal ecosystems.

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[spa] El conocimiento actual sobre los hongos marinos es limitado, marcado por la falta de conocimiento de su diversidad, patrones espacio-temporales y funciones ecológicas en los ecosistemas marinos. El desconocimiento sobre algunos grupos fúngicos específicos, como los quítridos presentes en proliferaciones fitoplanctónicas, y la falta de investigación en algunas regiones marinas, como el Mar Mediterráneo, enfatizan la necesidad de esta tesis. En consecuencia, el objetivo principal de la tesis doctoral es investigar la composición de la comunidad fúngica en el ecosistema costero mediterráneo, y concretamente el grupo de hongos basales Chytridiomycota (quítridos). El estudio establece objetivos específicos: i) evaluar la distribución espacial de la diversidad de Chytridiomycota en diversas áreas costeras durante las proliferaciones de dinoflagelados; ii) evaluar la dinámica temporal de la comunidad fúngica en comunidades epífitas durante proliferaciones de dinoflagelados bentónicos e investigar su interacción con los huéspedes; y iii) identificar y describir nuevas especies marinas de Chytridiomycota. La comunidad de quítridos en ambientes costeros es particularmente dinámica y diversa, con una marcada especificidad hacia sus huéspedes preferentes. Estas comunidades son más diversas y abundantes en los sedimentos y en superficies que en la columna de agua. La abundancia relativa de los quítridos aumenta en la columna de agua durante la proliferación de dinoflagelados, sugiriendo su comportamiento parasítico oportunista en situaciones de alta abundancia del huésped. En el laboratorio, se han cultivado e identificado cepas de cuatro especies de quitridos, incluyendo las especies más abundantes detectadas por secuenciación de metabarcodificación, mediante técnicas de co-cultivo con dinoflagelados. Tres cepas corresponden a especies aún no descritas y los cultivos han permitido la caracterización morfológica y molecular de dos de ellas, Dinomyces gilberthii y Paradinomyces evelyniae, las cuales han sido formalmente descritas en esta tesis. En términos de distribución geográfica de las especies, Dinomyces gilberthii, está ampliamente distribuido en hábitats costeros mediterráneos, particularmente prevalente durante las proliferaciones estivales de dinoflagelados. En cambio, especies como Paradinomyces evelyniae muestran una distribución más limitada en estos hábitats. La investigación sobre la dinámica temporal de la comunidad fúngica en nichos poco estudiados, como los biofilms en macroalgas, ha permitido observar una alternancia en la abundancia de los grupos fúngicos, influenciada significativamente influenciada por la dinámica de dinoflagelados epífitos. Especies dominantes de quítridos en estas comunidades, como Dinomyces arenysensis, exhiben adaptabilidad en sus estrategias de supervivencia, incluida versatilidad trófica. Los resultados obtenidos demuestran que los quítridos desempeñan un papel significativo en la estructuración de las comunidades microbianas planctónicas y bentónicas de los ecosistemas costeros.

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cc by-nc (c) Fernández Valero, Alan Denís, 2024

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Tesis Doctorals - Facultat - Ciències de la Terra

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Delivering insights into diversity and ecology of marine chytrids