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Biodiversity and biogeography of soil protists in continental and oceanic islands

English title Biodiversity and biogeography of soil protists in continental and oceanic islands
Applicant Mitchell Edward
Number 182531
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Laboratoire de biologie du sol Institut de biologie Université de Neuchâtel
Institution of higher education University of Neuchatel - NE
Main discipline Ecology
Start/End 01.01.2019 - 31.12.2022
Approved amount 632'000.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Ecology
Pedology

Keywords (10)

biodiversity; taxonomy; biogeography; islands; soil; elevation gradients; High throughput sequencing; phylogeny; protistology; DNA barcoding

Lay Summary (French)

Lead
Ce projet vise à étudier la diversité et la répartition biogéographique des protistes du sol, un groupe d’organisme principalement unicellulaires très diversifiés mais dont la diversité est peu connue.
Lay summary

La distribution de la diversité à l’échelle globale est relativement bien documentée pour les plantes et les grands animaux mais bien mois pour les organismes du sol et en particulier les microorganismes et parmi eux les protistes (les eucaryotes à l’exception des plantes, animaux et champignons).

L’analyse de l’ADN environnemental permet d’explorer de manière plus objective la biodiversité des organismes du sol, révélant une très grande diversité de protistes, en majorité inconnus. L’analyse détaillée d’espèces connues révèle par ailleurs l’existence de nombreuses espèces cryptiques, d’apparence très similaires mais différent dans leur écologie ou distribution.

Ce projet vise à évaluer si les règles de biogéographie dérivées de l’étude des grands organismes d’applique aussi aux protistes du sol. Nous évaluerons si la richesse spécifique, le nombre et la proportion d’endémiques, la diversité phylogénétique et l’âge des taxons endémiques varie en relation de la taille des terres (îles-continents), l’âge géologique des îles, la distance d’une île au continent le plus proche, l’utilisation du sol (impact humain) et la taille des organismes.

Pour répondre à ces questions, nous récolterons des échantillons de sol de continents, îles et archipels des deux hémisphères, en priorité dans des zones déjà étudiées pour la diversité botanique, bénéficiant pour cela d’un solide réseau de collaboration.

La diversité des protistes du sol sera abordée à différents niveaux, couvrant l’ensemble des protistes mais à une faible résolution taxonomique (séquençage massif), certains taxons de manière plus détaillée par séquençage individuel classique ou massif, et barcoding ADN d’individus isolés permettant de lier la morphologie aux séquences, ce que les autres approches ne permettent pas.

Direct link to Lay Summary Last update: 22.11.2018

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Project partner

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
163254 Macroecology of hyalospheniid testate amoebae (Amoebozoa; Arcellinida) from regional to global scales 01.02.2016 Project funding (Div. I-III)
109709 Addressing challenges in the ecology, biogeography, and taxonomy of testate amoebae for their use as paleoclimatic indicators 01.08.2006 Project funding (Div. I-III)
163431 The effect of cadavers, blood, urine and faeces on soil ecology (CADAVER-2) 01.01.2016 Project funding (Div. I-III)
150817 High-throughput sequencing for research on evolution and ecology of microeukaryotes 01.12.2013 R'EQUIP

Abstract

Gobal patterns of plant and animal diversity have been known for more than two centuries, but we still have a very incomplete picture of the diversity and distribution of soil organisms. Hence, we know little about what drives these patterns. This is especially true for protists - the eukaryotes excluding plants, animals and fungi. Recent methodological development of high throughput sequencing of DNA extracted from environmental samples have revolutionised our perception of microbial diversity in aquatic and terrestrial habitats. Protists are mostly unicellular and play major roles are primary producers, microbial grazers, parasites and symbionts. They are the most diverse group of Eukaryotes and are possibly more diverse than Bacteria. Reference databases of sequenced organisms shows that soil protists contain a high proportion of unknown organisms and thus the identity and likely function of only a small part of their huge diversity is known. Similarly, at the finer taxonomic level within known groups such as testate (shelled) amoebae - a key group in the study of terrestrial microbial biogeography - detailed taxonomical and biogeographical studies are revealing high cryptic diversity, limited geographical distribution and niche differentiations, as is commonly observed for macro-organisms. But such data are very rare.The overarching goal of this proposal is to test how far basic biogeographical rules developed for large organisms like animals and plants apply to microbial eukaryotes. We use as a model group soil micro-eukaryotes with special focus on protists and especially testate amoebae. The key questions we address are: Do the taxonomic richness, the overall proportion of endemics (endemicity), the number of endemics (endemic richness), the phylogenetic diversity and the age of endemic species (as inferred from phylogenetic distance) vary in relation to land surface (small islands - large islands - continents), age of the island, distance to the nearest continent, elevation, land-use (e.g. pasture or tree plantation vs. native forests or grasslands), and organism size within given taxonomic groups (i.e. size-decay pattern)?To answer these questions, we will collect soil samples in both hemispheres in: four islands / archipelagos with increasing distance to continents (Canary < Réunion < Azores < Hawaii), two archipelagos of large islands/subcontinent with contrasted distance to the nearest continent (Japan
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