Fungal inhibition by Bromelia pinguin (Bromeliaceae) and its effect on nutrient cycle dynamics

Few studies have been done on the ecology of Bromelia pinguin (Bromeliaceae), a bromeliad with unique characteristics found throughout Central America and the Caribbean. In particular, the fruit pulp has antifungal properties against many fungal strains. We looked at the differences in belowground nutrient processes and the microbial community within bromeliad soil and in adjacent ecotonal and primary forest soils. PCR-based analysis of universal fungal 18S rRNA and universal bacterial 16S rRNA were used as indicators of inhibition, while analysis of basidiomycete internal transcribed space (ITS) was used to see if inhibition was preferential towards basidiomycota. Rhizobial 16S rRNA PCR-based abundance methods were used to determine if the plant affected nitrogen-fixing bacteria. The data suggest that this bromeliad does inhibit fungi and Basidiomycetes within the soil. Moreover, the increased soil dissolved organic carbon and decreased microbial biomass, and the lack of fungal and basidiomycete DNA, in the bromeliad soils suggests a reduced biomass of fungi and basidiomycetes in these soils may decrease the capacity to breakdown the more complex forms of organic carbon. There was decreased abundance and diversity, but greater dominance (i.e., decreased evenness) of Rhizobium 16S rRNA in the bromeliad soil. This, along with the similar amount of ammonium in all soils, and the greater amount of nitrate in the bromeliad soils, suggests that the properties of bromeliad soil select for fewer, more dominant rhizobial species, and that there may be more ammonium oxidizing activity occurring in these soils. Resumen: Se han hecho pocos estudios sobre la ecología de Bromelia pinguin (Bromeliaceae), una bromeliácea con características únicas que se encuentra en toda América Central y el Caribe. En particular, la pulpa de los frutos tiene propiedades antifúngicas contra muchas cepas de hongos. Examinamos las diferencias en los procesos subterráneos de los nutrientes y la comunidad microbiana en el suelo de la bromelia y en suelos contiguos ecotonales y de bosque primario. Se utilizaron análisis basados en PCR de ARNr 18S fúngico universal y de ARNr 16S bacteriano universal como indicadores de la inhibición, mientras que el análisis del espacio transcrito interno (ITS, siglas en inglés) de los basidiomicetos fue usado para observar si la inhibición era preferencial hacia los Basidiomycota. Se usaron métodos basados en PCR de abundancia de ARNr 16S de Rhizobium para determinar si la planta afectaba a las bacterias fijadoras de nitrógeno. Los datos sugieren que esta bromelia sí inhibe a los hongos y los basidiomicetos en el suelo. Además, la cantidad mayor de carbono orgánico disuelto en el suelo y la cantidad menor de biomasa microbiana, así como la ausencia de ADN fúngico y de basidiomicetos en los suelos de la bromelia, sugieren que la biomasa de los hongos y los basidiomicetos está reducida y que en estos suelos puede disminuir la capacidad de * Corresponding Author; e-mail: [email protected] 226 BROMELIA-INDUCED FUNGAL INHIBITION IN SOIL descomponer las formas más complejas de carbono orgánico. En el suelo de la bromelia la abundancia y la diversidad de ARNr 16S de Rhizobium fueron menores, pero la dominancia fue mayor (i.e., una equidad menor). Todo esto, aunado a que la cantidad de amonio fue similar en todos los suelos, y a que la cantidad de nitrato fue mayor en los suelos de la bromelia, sugiere que las propiedades del suelo de la bromelia ejercen una selección hacia un número menor de especies de Rhizobium, aunque éstas son más dominantes, y que en estos suelos puede haber una mayor actividad oxidativa del amonio. Resumo: Poucos trabalhos foram realizados sobre a ecologia da Bromelia pinguin (Bromeliaceae), uma bromelidia com características únicas encontrada através da América Central e das Caraíbas. Em particular, a polpa do fruto tem propriedades antifúngicas contra muitas estripes de fungos. Analisaram-se as diferenças nos processos dos nutrientes abaixo da superfície e a comunidade microbiana com solo de bromelidia, num ecótono adjacente, e em solos florestais primários. A análise com base no PCR do 18S rRNA universal para fungos e o 16S rRNA universal para as bactérias foi usada como indicadores de inibição, enquanto se usou o espaço interno transcrito (ITS) dos basidiomicetas para ver se a inibição era preferencial em relação àqueles. A análise de aplicação de PCR com base nos métodos da abundância de 16S rRNA rizobial foi usada para determinar se a planta afectou as bactérias fixadoras de azoto. Os dados sugerem que esta bromelidia inibe fungos e Basidiomicetas no solo. Além disso, o aumento do carbono orgânico dissolvido e o decréscimo da biomassa microbiana, assim como a falta de DNA de fungos e basidiomicetas em solos de bromelidia, sugerem uma biomassa fúngica e de basidiomicetas reduzida nestes solos, o que pode diminuir a capacidade de reduzir as formas mais complexas do carbono orgânico. Houve um decréscimo de abundância e diversidade, mas maior dominância (i. é decréscimo de uniformidade) de 16rRNA de Rhizobium no solo de bromelidia. Isto, juntamente com um teor semelhante de amónio em todos os solos, e uma maior quantidade de nitrato nos solos de bromelidias, sugerem que as propriedades destes solos de selecionarem, para menos, espécies de rizóbios mais dominantes o que poderá estar a induzir, nestes solos, mais atividade oxidante do amónio.