Evolución y diversidad de endofitos Epichloë de la forrajera nativa Bromus auleticus

Authors
Mc Cargo, Patricia Débora
Publication Year
2015
Language
Spanish
Format
doctoral thesis
Status
Published version
Director/a de tesis
Iannone, Leopoldo Javier
Description
Bromus auleticus Trin. es una gramínea forrajera nativa que establece asociaciones simbióticas con al menos dos especies de hongos endofitos del género Epichloë Tul. & C. Tul (E. tembladerae y E. pampeana). Por ser especies asexuales, se considera que se transmiten exclusivamente en forma vertical a la siguiente generación del hospedante. Estos hongos pueden conferir ventajas adaptativas a sus hospedantes, como resistencia a stress y a herbivoría debido a la producción de alcaloides tóxicos para insectos, como las lolinas y peraminas, o para el ganado, como el indol-diterpeno lolitrem B y alcaloides del ergot. Esta tesis se centra en el estudio de 3 aspectos principales de esta asociación: i) la diversidad de endofitos abordada mediante análisis morfológicos y filogenéticos de secuencias de genes nucleares, complementados con la caracterización del perfil toxicogénico potencial mediante la detección por PCR de genes involucrados en la síntesis de alcaloides, ii) la distribución geográfica de los linajes identificados y iii) la posible existencia de eventos de transmisión horizontal a través de una aproximación filogenética así como mediante la implementación de técnicas de inoculación de endofitos en ejemplares libres de ellos. Se aislaron y caracterizaron los endofitos de B. auleticus y otros hospedantes simpátricos de más de 50 localidades, abarcando el área de distribución de B. auleticus. Los caracteres morfológicos y las reconstrucciones filogenéticas de los genes calM (calmodulina) e idtG (lolitrem B) permitieron identificar al menos 5 linajes de endofitos presentes en B. auleticus. La genotipificación del perfil potencial de alcaloides de los distintos endofitos apoyó la existencia de estos linajes. El análisis de la distribución de los linajes endofíticos, basado en su relación con variables bioclimáticas, permitió establecer las áreas geográficas donde cada uno es preponderante. Estas zonas resultaron mayormente disyuntas e influenciadas principalmente por variables relacionadas con las precipitaciones. Para poner a prueba la hipótesis de transmisión horizontal de endofitos entre diferentes plantas hospedantes de la misma y distintas especies, se evaluaron tres técnicas de inoculación de endofitos de B. auleticus y Poa lanigera (hospedantes simpátricos) en plantas de B. auleticus. Sólo se obtuvieron resultados positivos al inocular con E. tembladerae en meristema de plántulas. Además, los análisis de los endofitos aislados de hospedantes simpátricos apoyarían también la existencia de transmisión horizontal en Epichloë tembladerae ya que no pudieron diferenciarse mediante las filogenias ni otros marcadores utilizados. Sin embargo, aún deberían evaluarse mecanismos de dispersión alternativos en condiciones naturales. Los resultados obtenidos indican la existencia de una gran diversidad de endofitos con diferentes capacidades toxicogénicas potenciales, que deben ser considerados como una herramienta determinante en el mejoramiento agronómico de Bromus auleticus.
Bromus auleticus Trin. is a native forage grass that establishes symbiotic associations with at least two species of endophytic fungi of the genus Epichloë Tul. & C. Tul (E. tembladerae and E. pampeana). As asexual species, they are considered to be solely vertically transmitted to the next generation of the host plant. These fungi can confer adaptive advantages to their hosts, such as the production of alkaloids which can be toxic to insects, such as lolines and peramine , or toxic to livestock, such as indole diterpene (lolitrem B) and ergot alkaloids.. This thesis is focused on the study of 3 main aspects of this association: i) the diversity of endophytes addressed by morphological and phylogenetic analyses of nuclear gene sequences, complemented by the characterization of the potencial chemotypic profile by PCR detection of genes involved in the synthesis of alkaloids, ii) the geographical distribution of the identified lineages and iii) the possible existence of horizontal transmission events through a phylogenetic approach and through the implementation of techniques for the inoculation of endophytes to uninfected plants. The endophytes from B. auleticus and other sympatric hosts from more than 50 localities, in the distribution area of B. auleticus were isolated and characterized. The morphological characters and phylogenetic analyses of calM (calmodulin) and idtG (lolitrem B) genes allowed the identification of at least 5 endophyte lineages asocciated to B. auleticus. Genotyping of the different endophytes' potential alkaloid profiles supported the existence of these lineages. The distribution analysis of the endophytic lineages, based on their relationship with bioclimatic variables, let us identify the geographic areas where each is predominant. These areas were mostly disjunct and mainly influenced by variables related to precipitation. To test the hypothesis of horizontal transmission of endophytes between different host plants of the same and different species, three techniques of inoculation of endophytes from B. auleticus and Poa lanigera (sympatric hosts) in plants of B. auleticus were evaluated. Positive results were obtained only when plants were inoculated with E. tembladerae into seedling’s meristem. Furthermore, the analyses of endophytes isolated from sympatric hosts also supported the existence of horizontal transmission for Epichloë tembladerae as they could not be differentiated by filogenies nor by the other markers. However, alternative mechanisms of dispersion in natural conditions should still be evaluated. Results indicate the existence of a great diversity of endophytes with different potential toxigenic capabilities, which should be considered as a decisive tool in the agronomic improvement of Bromus auleticus.
Fil:Mc Cargo, Patricia Débora. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.
Subject
ENDOFITOS
NEOTYPHODIUM
EPICHLOË
HOSPEDANTES NATIVOS
TRANSMISION
DISTRIBUCION GEOGRAFICA
ENDOPHYTES
NEOTYPHODIUM
EPICHLOË
NATIVE HOSTS
TRANSMISSION
GEOGRAPHIC DISTRIBUTION
Access level
Open access
License
http://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ar
Repository
Biblioteca Digital (UBA-FCEN)
Institution
Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
OAI Identifier
tesis:tesis_n5759_McCargo