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

• Autores: Mc Cargo, Patricia Débora
• Año de publicación: 2015
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Iannone, Leopoldo Javier
• Materia: ENDOFITOS; NEOTYPHODIUM; EPICHLOË; HOSPEDANTES NATIVOS; TRANSMISION; DISTRIBUCION GEOGRAFICA; ENDOPHYTES; NEOTYPHODIUM; EPICHLOË; NATIVE HOSTS; TRANSMISSION; GEOGRAPHIC DISTRIBUTION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Bromus auleticus Trin. es una gramínea forrajera nativa que establece asociaciones simbióticas conal 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 asus 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 PCRde genes involucrados en la síntesis de alcaloides, ii) la distribución geográfica de los linajesidentificados 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 deendofitos en ejemplares libres de ellos. Se aislaron y caracterizaron los endofitos de B. auleticus y otros hospedantes simpátricos de másde 50 localidades, abarcando el área de distribución de B. auleticus. Los caracteres morfológicos y lasreconstrucciones 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 delos endofitos aislados de hospedantes simpátricos apoyarían también la existencia de transmisiónhorizontal en Epichloë tembladerae ya que no pudieron diferenciarse mediante las filogenias ni otrosmarcadores utilizados. Sin embargo, aún deberían evaluarse mecanismos de dispersión alternativos encondiciones 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 twospecies of endophytic fungi of the genus Epichloë Tul. & C. Tul (E. tembladerae and E. pampeana). Asasexual species, they are considered to be solely vertically transmitted to the next generation of thehost plant. These fungi can confer adaptive advantages to their hosts, such as the production ofalkaloids which can be toxic to insects, such as lolines and peramine , or toxic to livestock, such asindole diterpene (lolitrem B) and ergot alkaloids. This thesis is focused on the study of 3 main aspects of this association: i) the diversity of endophytesaddressed by morphological and phylogenetic analyses of nuclear gene sequences, complemented bythe characterization of the potencial chemotypic profile by PCR detection of genes involved in thesynthesis of alkaloids, ii) the geographical distribution of the identified lineages and iii) the possibleexistence of horizontal transmission events through a phylogenetic approach and through theimplementation 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 thedistribution area of B. auleticus were isolated and characterized. The morphological characters andphylogenetic analyses of calM (calmodulin) and idtG (lolitrem B) genes allowed the identification of atleast 5 endophyte lineages asocciated to B. auleticus. Genotyping of the different endophytes' potentialalkaloid profiles supported the existence of these lineages. The distribution analysis of the endophytic lineages, based on their relationship with bioclimaticvariables, let us identify the geographic areas where each is predominant. These areas were mostlydisjunct and mainly influenced by variables related to precipitation. To test the hypothesis of horizontal transmission of endophytes between different host plants of thesame and different species, three techniques of inoculation of endophytes from B. auleticus and Poalanigera (sympatric hosts) in plants of B. auleticus were evaluated. Positive results were obtained onlywhen plants were inoculated with E. tembladerae into seedling’s meristem. Furthermore, the analyses ofendophytes 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 toxigeniccapabilities, which should be considered as a decisive tool in the agronomic improvement of Bromusauleticus.
Fil: Mc Cargo, Patricia Débora. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.