TY  - THES
A1  - Lehenberger, Maximilian
T1  - Ecology and Evolution of symbiotic microbial communities in fungus farming ambrosia beetles
T1  - Ökologie und Evolution von symbiotischen mikrobiellen Gemeinschaften in Pilzzüchtenden Ambrosiakäfern
N2  - Within my PhD project I gained several novel insights into the poorly investigated 
symbiotic world of fungus farming ambrosia beetles and their bark beetle ancestors, 
where I especially focused on physiological interactions and capabilities of 
associated fungal symbionts. Here, (i) I could confirm the association of mutualistic 
Phialophoropsis fungi with the ambrosia beetle genus Trypodendron and found hints 
for a possible new Phialophoropsis species in T. signatum and T. domesticum. 
Moreover, I could show that mutualistic fungi of Trypodendron ambrosia beetles are 
able to decompose major woody polysaccharides such as cellulose and xylan. 
Additionally, (ii) I provided the first images using micro-computed tomography (µCT) 
of the formerly unknown structure of the mycetangium of Trypodendron leave. (iii) I 
could confirm a general tolerance towards ethanol in mutualistic ambrosia beetle 
fungi, while antagonistic fungi as well as most examined fungal bark beetle 
associates (e.g. possibly tree-defense detoxifying species) were highly sensitive to 
even low concentrations of ethanol. Further, (iv) I found that natural galleries of 
ambrosia beetles are highly enriched with several biologically important elements 
(such as N, P, S, K, Mg) compared to the surrounding woody tissue and suggest that 
mutualistic fungi are translocating and concentrating elements from the immediate
surrounding xylem to the beetles galleries. Furthermore, (v) I could show that various 
fungi associated with bark and ambrosia beetles (mutualists, possibly beneficial 
symbionts) are emitting several volatile organic compounds mostly within aliphatic 
and aromatic alcohols and esters, while non-mutualistic and free living species were 
generally emitting a lower number and amount of volatiles. Finally, especially bark 
and ambrosia beetle fungi were found to incorporate several amino acids, from which 
some are especially important for the production of certain volatile organic
compounds. Amino acid content also indicated a higher nutritional value for certain 
species. Here, I propose that especially volatile organic compounds are widespread 
key players in maintaining various symbioses between fungi and beetles, as already 
proven by a recent study on the bark beetle Ips typographus (as well as for some 
other bark beetle-fungus symbioses, see summary in Kandasamy et al. 2016) and 
also suggested for ambrosia beetles.
N2  - Im Rahmen meiner Promotion konnte ich einige neue Einblicke in die symbiotische 
Welt von Pilz-züchtenden Ambrosiakäfern sowie ihren direkten Vorfahren den 
Borkenkäfern, mit speziellen Fokus auf physiologische Interaktionen und 
Besonderheiten der assoziierten Pilzen, erlangen. Hier konnte ich (i) die Assoziation 
der europäischen Trypodendron Arten mit mutualistischen Pilzen in der Gattung 
Phialophoropsis generell bestätigen und fand des weiteren Hinweise auf eine 
vermutlich neue Phialophoropsis Art in den beiden Ambrosiakäfern T. domesticum
und T. signatum. Außerdem konnte ich zeigen, dass mutualistische Pilze, welche mit 
Ambrosiakäfern der Gattung Trypodendron assoziiert sind, wesentliche 
Polysaccharide im Holz (Cellulose und Xylan) abbauen können. Zusätzlich war es 
mir möglich, (ii) erstmals die Pilzsporen übertragende Struktur „Mycetangium“ des 
Ambrosiakäfers Trypodendron laeve zu untersuchen und durch den Einsatz von 
Mikro-Computertomographie (µCT) somit die ersten detaillierten Aufnahmen bereit 
zu stellen. Außerdem bestätigten und ergänzten meine Studien, (iii) das Ethanol� Toleranz unter Ambrosiakäfer-Pilzen eine wohl sehr weit verbreitete Besonderheit ist, 
wohingegen für die Käfer bzw. für die Ambrosiapilze schädliche Pilze stark durch 
schon geringe Ethanol-Konzentrationen gehemmt werden. Interessanterweise 
wurden auch nahezu alle mit Borkenkäfern assoziierten Pilze stark durch Ethanol 
gehemmt. Des Weiteren konnte ich zeigen, (iv) das natürliche Brutsysteme von 
Ambrosiakäfern, im Gegensatz zu unbesiedeltem Splintholz, sehr stark mit 
verschiedenen essentiellen Elementen (wie etwa N, P, S, K und Mg) angereichert 
sind. Sehr wahrscheinlich ist es den Pilzsymbionten möglich, Elemente aus 
unmittelbar umliegendem Splintholz abzuziehen und diese in den Brutsystemen der 
Käfer entsprechend anzureichern. Außerdem konnte ich zeigen, (v) das nahezu alle 
untersuchten Borken- und Ambrosiakäfer-Pilze (Mutualisten sowie möglicherweise 
begünstigende Symbionten) eine Vielzahl an flüchtigen Inhaltsstoffen produzieren, 
welche sich hier vor allem in die Gruppe der aliphatischen und aromatischen 
Alkohole und Ester eingliedern. Nicht mutualistische Pilze sowie freilebende Arten 
produzierten im Vergleich eine geringere Anzahl an unterschiedlichen flüchtigen 
Inhaltsstoffen und emittierten zumeist geringere Mengen davon. Schließlich konnte 
ich zeigen, dass vor allem Pilze welche mit Borken- und Ambrosiakäfern assoziiert 
sind, größere Mengen an verschiedenen Aminosäuren in ihrer Biomasse einbauen, 
von welchen einige besonders wichtig sind um bestimmte flüchtige Inhaltsstoffe zu 
bilden. Dazu kann durch den Anteil der gefundenen Aminosäuren in der 
Pilzbiomasse auf den nährstoffreichen Charakter der Pilze geschlossen werden.
Diese flüchtigen Inhaltsstoffe haben mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit eine 
essenzielle Rolle innerhalb einer Vielzahl an Käfer-Pilz Symbiosen und sind 
vermutlich maßgeblich an dem Erfolg und Bestand solcher Symbiosen beteiligt. Dies 
wurde bereits in jüngster Vergangenheit bei dem Borkenkäfer Ips typographus mit 
seinen assoziierten Pilzen gezeigt (aber auch bei einigen weiteren Borkenkäfern, 
siehe Zusammenfassung von Kandasamy et al., 2016), während es bei 
Ambrosiakäfern bisher nur vermutet wurde.
KW  - Ambrosia beetles
KW  - Ambrosiakäfer
KW  - bark beetles
KW  - fungi
KW  - symbiosis
KW  - mutualism
KW  - Borkenkäfer
KW  - Pilze
KW  - Symbiose
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-241546
PB  - Fungal Ecology, Frontiers in Microbiology, Deutsche Gesellschaft für allgemeine und angewandte Entomologie
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Chilaka, Cynthia Adaku
A1  - Obidiegwu, Jude Ejikeme
A1  - Chilaka, Augusta Chinenye
A1  - Atanda, Olusegun Oladimeji
A1  - Mally, Angela
T1  - Mycotoxin regulatory status in Africa: a decade of weak institutional efforts
JF  - Toxins
N2  - Food safety problems are a major hindrance to achieving food security, trade, and healthy living in Africa. Fungi and their secondary metabolites, known as mycotoxins, represent an important concern in this regard. Attempts such as agricultural, storage, and processing practices, and creation of awareness to tackle the menace of fungi and mycotoxins have yielded measurable outcomes especially in developed countries, where there are comprehensive mycotoxin legislations and enforcement schemes. Conversely, most African countries do not have mycotoxin regulatory limits and even when available, are only applied for international trade. Factors such as food insecurity, public ignorance, climate change, poor infrastructure, poor research funding, incorrect prioritization of resources, and nonchalant attitudes that exist among governmental organisations and other stakeholders further complicate the situation. In the present review, we discuss the status of mycotoxin regulation in Africa, with emphasis on the impact of weak mycotoxin legislations and enforcement on African trade, agriculture, and health. Furthermore, we discuss the factors limiting the establishment and control of mycotoxins in the region.
KW  - fungi
KW  - mycotoxin
KW  - legislation
KW  - food safety
KW  - food security
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-278941
SN  - 2072-6651
VL  - 14
IS  - 7
ER  -