1. Ejemplar de clavelito antártico, una de las dos plantas vasculares de la Antártica (foto de M. Leppe).

La Antártica es considerada uno de los ecosistemas más adversos para el establecimiento y supervivencia de las plantas. Sin embargo, la simbiosis entre plantas 
y hongos endófitos podría ser un factor determinante en la adaptación y desempeño en estos ambientes. Los modelos de cambio climático global predicen, entre otros factores, un incremento en la disponibilidad de agua en la Antártica, transformándola en un ambiente más benigno. Por ello 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, se evaluó el efecto de los hongos endófitos sobre el desempeño ecofisiológico del pasto y del clavelito antárticos según la disponibilidad actual
de agua y en una situación de cambio climático global simulado. Los hongos endófitos mostraron un efecto positivo sobre el desempeño ecofisiológico de las plantas en las condiciones actuales, sin embargo, este efecto disminuiría o sería menos significativo al aumentar
la disponibilidad hídrica en un escenario de cambio climático global.

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 estos 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, 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 la planta.

Plantas, hongos y el Continente Blanco

2. 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.

Los modelos de cambio climático global pronostican un incremento en la disponibilidad de agua, 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).

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).

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.

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.

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.

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

Versión completa en el Boletín Antártico Chileno, disponible en Inach.cl.