Instituto Antártico Chileno

deschampsia

Hongos endófitos y plantas en la Antártica: una sociedad extrema

Ud esta en: home > noticias > Hongos endófitos y plantas en la A...
Publicado
10 de abr del 2014

Buscar por

Boletín Ciencia

deschampsia
A lo largo de la evolución, las plantas han enfrentado condiciones ambientales en constante cambio, situación que las ha forzado a adaptarse a una serie de presiones de selección, como temperaturas extremas, salinidad, escasez de agua, entre otras.

Aunque existen avances significativos en la comprensión de las respuestas de las plantas, aún persisten aspectos por estudiar, entre éstos los mecanismos de adaptación a factores de estrés abiótico (es decir, generados por componentes físico-químicos del ambiente) y el efecto de estos mecanismos sobre la diversidad y la distribución de las especies.

En este contexto, se ha demostrado que la presencia de un cierto tipo de hongos especializados denominados “endófitos” (microorganismos que habitan en la planta sin causarle un daño aparente) podría contribuir a la adaptación de la planta al estrés, mejorando su desempeño. Los hongos endófitos han sido encontrados en distintos tipos de tejidos (hojas, pecíolos, frutos, semillas, corteza y tejido leñoso) y han sido aislados en prácticamente todas las plantas vasculares, razón por la cual se les considera componentes importantes de la biodiversidad fúngica aún poco estudiada y subestimada.

Aunque los hongos endófitos son usualmente asintomáticos en la planta, pueden producir efectos positivos (mayor eficiencia en la captura de agua y nutrientes, mayor crecimiento, mejor sistema de defensa, etc.) o negativos, actuando en este caso como patógenos. Los hongos endófitos, como parte de la comunidad fúngica asociada a la planta (micobioma), pueden tener una o múltiples funciones a lo largo del ciclo de vida, ya sea en respuesta a la

planta o a las condiciones ambientales. Recientemente, los avances de la investigación han generado una visión más integrada de las funciones de los hongos endófitos en el micobioma de la planta (fig. 1).
fig1Figura 1. Hongos endófitos y el micobioma asociado a la planta. Principales funciones.

La Antártica es uno de los ecosistemas más adversos para el establecimiento y supervivencia de las plantas. Se ha propuesto que las asociaciones simbióticas positivas entre plantas y hongos endófitos podrían ser un factor clave en la adaptación y desempeño en estos ambientes. De hecho, algunos estudios recientes han demostrado la presencia consistente de hongos endófitos en plantas antárticas, debido a lo cual es esperable que este tipo de simbiosis sea relevante en los ecosistemas polares.

Los modelos de cambio climático global pronostican un incremento en la disponibilidad de agua, como uno de los principales factores, lo que transformaría al ambiente antártico en un hábitat más benigno y menos estresante para las plantas. En este contexto, se vuelve relevante evaluar el efecto real de los hongos endófitos sobre el desempeño de plantas antárticas bajo condiciones actuales y en escenarios futuros de cambio climático.

A través de una serie de experimentos y en el marco del proyecto “Rol de los hongos endófitos sobre el desempeño ecofisiológico de plantas vasculares antárticas bajo un escenario de cambio climático global”, financiado por el INACH, pusimos a prueba la hipótesis de que la presencia de hongos endófitos debería mejorar los parámetros fisiológicos y ecológicos de las plantas antárticas y su efecto debería disminuir conforme las condiciones ambientales se vuelven menos estresantes, como es sugerido en escenarios de cambio climático global.

Se utilizaron individuos de clavelito antártico (Colobanthus quitensis) y pasto antártico (Deschampsia antarctica) colectados durante la estación de crecimiento (2010-2011) en los alrededores de la base polaca “Henryk Arctowski” (isla Rey Jorge, 62º 09’ S; 58º 28’ W).

Este estudio tuvo las siguientes etapas:

  • Evaluación del nivel de infección de hongos endófitos asociados a ambas plantas vasculares.
  • Aislamiento, identificación y cuantificación de los hongos endófitos.
  • Evaluación del efecto de los hongos endófitos sobre la respuesta fisiológica de las plantas.
  • Evaluación del efecto de los hongos endófitos sobre componentes de la adecuación biológica (biomasa total y supervivencia).
  • Evaluación de la variación de los efectos de la simbiosis planta-endófito en un escenario de cambio climático global simulado.

Cada especie de planta antártica y sus endófitos fueron sometidos a los siguientes tratamientos: a) suelo antártico no esterilizado (NS), b) suelo antártico esterilizado más aplicación de fungicida para remover hongos endófitos (NSS) y c) suelo antártico esterilizado y re-inoculado con hongos endófitos (NSSI) (fig. 2).

fig2

Ambas especies antárticas fueron sometidas a una condición de disponibilidad de agua según el promedio actual y además se simuló un incremento de un 40 % para evaluar la importancia de estos hongos sobre el desempeño ecofisiológico bajo un escenario de cambio climático global, tanto en ambiente controlado (cámara de cultivo) como en experimentos en campo (trasplante).

Para cada especie de planta se determinó biomasa total y la eficiencia fotoquímica en ambas plantas bajo condiciones controladas, mientras que en los experimentos de trasplante se determinó el porcentaje de crecimiento y supervivencia.

Los resultados indicaron que la remoción de hongos endófitos mediante métodos de esterilización tuvo un impacto negativo sobre ambas especies, siendo mayor en Colobanthus que en Deschampsia. Cuando los hongos endófitos fueron adicionados nuevamente a la planta, se observó nueva infección efectiva así como un incremento en las respuestas fisiológicas y ecológicas en ambas plantas.

El efecto positivo de los hongos endófitos sería mayor cuando hay una menor disponibilidad de agua. El porcentaje de supervivencia en campo disminuyó significativamente cuando las plantas fueron crecidas sin hongos endófitos, no encontrándose diferencias entre los dos tratamientos restantes (fig. 3).

fig3Figura 3. Porcentaje de supervivencia del clavelito antártico (Colobanthus quitensis) en experimentos de campo, según la disponibilidad de agua actual y la disponibilidad en un escenario de cambio climático simulado. Se observa que el clavelito antártico tiene un porcentaje de supervivencia similar cuando es cultivado en suelo antártico no esterilizado (con hongos endófitos) y en suelo antártico esterilizado con hongos re-adicionados a la planta. Es igualmente evidente que este porcentaje disminuye cuando se eliminan los hongos endófitos de la planta y el suelo. Se obtuvieron resultados análogos con el pasto antártico (Deschampsia antarctica) tanto en índices de crecimiento como en eficiencia fotoquímica.

Los resultados sugieren que los hongos endófitos tienen un efecto significativo sobre el desempeño y supervivencia de las plantas antárticas en condiciones actuales, sin embargo, este efecto disminuiría con un aumento en la disponibilidad hídrica como lo sugieren los modelos de cambio climático global.

Por Rómulo Oses Pedraza y Marco Molina-Montenegro
Centro de Estudios Avanzados en Zonas Áridas (CEAZA) y Universidad Católica del Norte