Host Specificity of Pathogenic Pythium Species: Implications for Tree Species Diversity

Authors

  • Carol K. Augspurger,

    Corresponding author
    1. Department of Plant Biology, University of Illinois, 505 S. Goodwin Avenue, Urbana, Illinois 61801, U.S.A.
      Corresponding author; e-mail: carolaug@uiuc.edu
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  • Henry T. Wilkinson

    1. Department of Natural Resources and Environmental Sciences, University of Illinois, 1102 S. Goodwin Avenue, Urbana, Illinois 61801, U.S.A.
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Corresponding author; e-mail: carolaug@uiuc.edu

ABSTRACT

In the Janzen–Connell hypothesis, host-specific natural enemies enhance species diversity and influence the structure of plant communities. This study tests the explicit assumption of host specificity for soil pathogens of the genus Pythium that cause damping-off disease of germinating seeds and seedlings. We isolated Pythium spp. from soil of a tropical forest in Panama. Then, in an inoculation experiment, we determined the pathogenicity of 75 tropical isolates of unknown pathogenicity and seven pathogenic temperate isolates of Pythium on seeds and/or seedlings of eight tropical tree species. Only three tropical isolates, one identified as P. ultimum and two as P. aphanidermatum, were pathogenic. Tropical pathogenic isolates were pathogenic on 4–6 of eight tree species. Temperate isolates were pathogenic on 0–4 of eight species, indicating that some tropical tree species are susceptible to novel isolates of Pythium. No tree species was susceptible to all isolates and two species were not susceptible to any isolate. Collectively, these results indicate that these Pythium isolates vary widely in their pathogenicity, causing differential mortality of potential host species; likewise, the tree species vary in their susceptibility to a given Pythium isolate. These differences in pathogenicity and susceptibility indicate some support for the Janzen–Connell assumption of host specificity. While they are not restricted to a single species, their intermediate level of specificity suggests that Pythium spp. have the potential to have some effect on forest community structure and diversity.

RESUMEN

De acuerdo a la hipótesis de Janzen–Connell, los enemigos naturales que son específicos de un hospedero favorecen la diversidad de especies e influyen sobre la estructura de las comunidades de plantas. En éste estudio se prueban los supuestos explícitos de esta hipótesis para los patógenos del suelo del género Pythium responsables de la enfermedad ‘damping-off disease’ en semillas en germinación y en plántulas. Las especies de Pythium spp. fueron aisladas del suelo de un bosque tropical en Panamá. Luego, en un experimento de inoculación sobre semillas y plántulas de ocho especies tropicales, determinamos la patogenicidad de 75 de las cepas aisladas de suelos tropicales de desconocida patogenicidad y de siete cepas de Pythium de zonas templadas de conocida patogenicidad. Sólo tres de las cepas tropicales aisladas, una identificadas como Pythium ultimum y dos como P. aphanidermatum, resultaron patogénicas. Las cepas patógenas tropicales resultaron patogénicas para 4–6 de las ocho especies de árboles. Las cepas de zonas templadas resultaron patogénica para 0–4 de las ocho especies de árboles, lo que indica que algunas de las especies de árboles tropicales son susceptibles a cepas nuevas de Pythium a las que nunca han estado expuestas. Ninguna de las especies de árboles resultó susceptible a todas las cepas, y dos de ellas no fueron susceptibles a ninguna de las cepas. En conjunto, éstos resultados sugieren que estas cepas de Pythium varían mucho en su patogenicidad, y podrían causar una mortalidad diferencial de sus potenciales hospederos; igualmente, las especies de árboles varían en su susceptibilidad a las diferentes cepas de Pythium. Estas diferencias en patogenicidad del hongo y en susceptibilidad del hospedero dan algo de sostén a los supuestos de la hipótesis de especificidad de hospedero. Si bien su patogenicidad no se limitan a una sola especie, su nivel intermedio de especificidad sugiere que Pythium spp. tiene el potencial para afectar en cierta medida la diversidad y estructura de la comunidad del bosque.

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