Ecological dynamics of multi-mutualist communities

多元共生群落的生态动力学

基本信息

  • 批准号:
    1655544
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 71.01万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-08-01 至 2022-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Mutualisms are interactions between species where both partners benefit from the association. Pollination of plants by insects or birds is a fundamental mutualism interaction of both natural and agricultural communities. Mutualisms produce critical resources required for the persistence of species involved in the mutualistic interactions. For example, pollinators (insects, bird) are essential for reproduction in many crop plants and pollinators are dependent on food obtained from flowers. In natural communities, mutualisms often involve large groups of species that have similar functional roles. For instance, many flowering plant species live together in a community and are pollinated by a number of different insect species. Similar functional roles among species may contribute to the persistence and success of mutualism communities because alternate partners can provide necessary resources. In addition, species with similar functional role could also provide protection from exploiters or parasites of mutualisms that take resources or services without reciprocating. The study will test the effect of numbers of species, degree of role similarity among species on the stability of multi-mutualist communities. The study also will test how the presence of exploiters affects community persistence. The investigators will use a synthetic mutualism in budding yeast. Understanding how mutualisms persist is critical for protection and restoration of natural communities and in creating successful strategies for sustainable farming. The research will create materials for a high school after-school program that will help to bridge science education gaps for underprivileged children. Additionally, the study will provide training for graduate and undergraduate students. The research will examine the properties of multi-species mutualism communities that contribute to their persistence by experimentally manipulating mutualist community structure to assess how changes in species richness and partner redundancy influence persistence. The research will also test how the presence of exploiters influences community persistence and will use the experimental results to develop new theory to identify the key factors in mutualism dynamics. To accomplish this, a newly developed synthetic mutualism in budding yeast will be used to experimentally manipulate mutualist community structure. The study will examine four objectives: 1) How does the structure of multi-mutualist species communities affect community dynamics? Objective 1 experiments will manipulate species richness and symmetry of communities to test how these factors impact persistence. 2) Are multi-mutualist communities buffered from exploitation? Objective 2 experiments will add exploiters to communities to assess how antagonistic interactions impact persistence. 3) How does the presence of redundant mutualist species with similar function influence mutualist investment? Objective 3 will test how increased species richness and functional redundancy influence the resources that mutualists invest. 4) Objective 4 will build a consumer-resource model of multi-species mutualism that captures the dynamics observed in the experiments to identify key parameters that facilitate persistence.
互惠是物种之间的相互作用,双方都从这种联系中受益。昆虫或鸟类为植物授粉是自然群落和农业群落相互作用的基础。互惠共生产生了参与互惠互动的物种持续生存所需的关键资源。例如,传粉媒介(昆虫、鸟类)对许多农作物的繁殖至关重要,传粉媒介依赖于从花中获得的食物。在自然群落中,互惠关系通常涉及具有相似功能角色的大种群物种。例如,许多开花植物共同生活在一个群落中,并由许多不同种类的昆虫授粉。物种之间相似的功能角色可能有助于互惠群落的持续和成功,因为交替的伴侣可以提供必要的资源。此外,具有类似功能角色的物种还可以提供保护,防止共生关系的剥削者或寄生虫获取资源或服务而没有回报。本研究将检验物种数量、物种间角色相似度对多共生群落稳定性的影响。该研究还将测试利用者的存在如何影响社区持久性。研究人员将在出芽酵母中使用一种合成共生菌。了解共生关系是如何持续的,对于保护和恢复自然群落以及制定可持续农业的成功战略至关重要。这项研究将为一个高中课后项目制作材料,这将有助于弥合贫困儿童的科学教育差距。此外,该研究将为研究生和本科生提供培训。本研究将通过实验操纵共生群落结构来评估物种丰富度和伴侣冗余度的变化如何影响持久性,从而研究多物种共生群落的特性,这些特性有助于它们的持久性。该研究还将测试剥削者的存在如何影响社区的持久性,并将利用实验结果发展新的理论,以确定互惠共生动态中的关键因素。为了实现这一目标,一种新开发的合成共生菌将在出芽酵母中用于实验操纵共生菌群落结构。本研究将探讨四个目标:1)多共生物种群落结构如何影响群落动态?目的1通过对群落物种丰富度和对称性的调控,研究这些因素对群落持久性的影响。2)多元互惠社区是否可以缓冲剥削?目标2实验将在社区中添加利用者,以评估敌对相互作用如何影响持久性。3)功能相似的冗余共生物种的存在如何影响共生投资?目标3将测试物种丰富度和功能冗余的增加如何影响互惠主义者投资的资源。4)目标4将建立一个多物种共生的消费者-资源模型,该模型捕获了实验中观察到的动态,以确定促进持久性的关键参数。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The variable effects of global change on insect mutualisms
全球变化对昆虫互利共生的可变影响
  • DOI:
    10.1016/j.cois.2021.03.002
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Vidal, Mayra C;Anneberg, Thomas J;Curé, Anne E;Althoff, David M;Segraves, Kari A
  • 通讯作者:
    Segraves, Kari A
Intraspecific polyploidy correlates with colonization by arbuscular mycorrhizal fungi in Heuchera cylindrica
  • DOI:
    10.1002/ajb2.1294
  • 发表时间:
    2019-06-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Anneberg, Thomas J.;Segraves, Kari A.
  • 通讯作者:
    Segraves, Kari A.
Species richness and redundancy promote persistence of exploited mutualisms in yeast
  • DOI:
    10.1126/science.abb6703
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    56.9
  • 作者:
    Mayra C. Vidal;Sheng Pei Wang;D. Rivers;D. Althoff;K. A. Segraves
  • 通讯作者:
    Mayra C. Vidal;Sheng Pei Wang;D. Rivers;D. Althoff;K. A. Segraves
Coevolved mutualists experience fluctuating costs and benefits over time
随着时间的推移,共同进化的互利共生者会经历波动的成本和收益
  • DOI:
    10.1111/evo.14155
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Vidal, Mayra C.;Segraves, Kari A.
  • 通讯作者:
    Segraves, Kari A.
Different genetic basis for alcohol dehydrogenase activity and plasticity in a novel alcohol environment for Drosophila melanogaster
黑腹果蝇新型酒精环境中乙醇脱氢酶活性和可塑性的不同遗传基础
  • DOI:
    10.1038/s41437-020-0323-y
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Wang, Sheng Pei;Althoff, David M.
  • 通讯作者:
    Althoff, David M.
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