Identificación de interacciones fúngicas de valor agronómico en Brassica napus L. (colza)
Brassica napus L. (colza o canola) es una planta oleaginosa de invierno y de sus semillas se extraen aceites utilizados en la industria alimenticia y para biodiesel. Su cultivo es de alto interés en la región de la pampa húmeda central (Buenos Aires, Córdoba, Santa Fe, norte de La Pampa y Entre Ríos...
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| Autor principal: | |
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| Otros Autores: | , , , , , |
| Formato: | Tesis Libro |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2024
|
| Materias: | |
| Aporte de: | Registro referencial: Solicitar el recurso aquí |
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| 245 | 1 | 0 | |a Identificación de interacciones fúngicas de valor agronómico en Brassica napus L. (colza) |
| 246 | 3 | 1 | |a Identification of fungal interactions of agronomic value in Brassica napus L. (rapeseed) |
| 260 | |c 2024 | ||
| 300 | |a 240 h. : |b il., fotos (algunas color), gráfs. (algunos color), tablas | ||
| 502 | |b Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas |c Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |d 2024-04-05 |g Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Micología y Botánica (INMIBO) | ||
| 506 | |2 openaire |e Autorización del autor |f info:eu-repo/semantics/embargoedAccess |g 2027-04-05 | ||
| 518 | |o Fecha de publicación en la Biblioteca Digital FCEN-UBA | ||
| 520 | 3 | |a Brassica napus L. (colza o canola) es una planta oleaginosa de invierno y de sus semillas se extraen aceites utilizados en la industria alimenticia y para biodiesel. Su cultivo es de alto interés en la región de la pampa húmeda central (Buenos Aires, Córdoba, Santa Fe, norte de La Pampa y Entre Ríos), debido a que su incorporación en los esquemas de producción aporta numerosas ventajas, al tratarse de una oleaginosa invernal, como abastecer a la industria aceitera en momentos de escasez de cultivos oleaginosos y como una alternativa en la rotación agrícola con otros cultivos como el maíz y la soja. Al igual que otras especies, la canola establece interacciones de tipo horizontal con organismos endofíticos. Los endófitos fúngicos son encontrados en tejidos asintomáticos de casi todos los linajes de plantas, promoviendo respuestas positivas a situaciones de estrés, por lo que se consideran un recurso importante para detectar agentes de biocontrol, proteger a la planta del déficit nutricional, del estrés ambiental y para promover un mejor desarrollo y productividad vegetal. En este marco, el objetivo general fue seleccionar hongos endófitos que colaboran con una mejor adaptación de las plantas a situaciones de estrés abiótico, desarrollando las bases para la producción de bioinsumos destinados a cultivos de interés agronómico que promuevan el establecimiento de interacciones beneficiosas para las plantas, contribuyendo así con el desarrollo de herramientas que permitan al productor hacer frente a las problemáticas presentes en la agricultura argentina. Los objetivos específicos fueron: 1- Caracterizar las comunidades de los endófitos fúngicos foliares en suelos salinos, suelos anegados y suelos equilibrados (sin estrés abiótico) en plantas de colza (Brassica napus L.). 2- Detectar cepas endófitas fúngicas asociadas a plantas de Brassica napus provenientes de suelos equilibrados, salinos y anegados. 3- Identificar cepas fúngicas (sobre la base del objetivo 2) promotoras de la tolerancia a la salinidad. 4- Estudiar el efecto de la aplicación de hongos seleccionados sobre la germinación y el desarrollo vegetativo de plantas de Brassica napus en condiciones de salinidad. 5- Determinar el efecto generado por la aplicación del filtrado fúngico sobre la germinación y parámetros vegetativos y reproductivos de Arabidopsis thaliana (Col-0). 6- Detectar potenciales efectos negativos de los filtrados fúngicos en otros modelos biológicos: plantas, hongos y animales. Para alcanzar los objetivos propuestos, se caracterizaron las comunidades endófitas en poblaciones de canola desarrolladas bajo estrés abiótico (suelos salinos, SS y anegables, SA) y en suelos equilibrados, SE. El muestreo se llevó a cabo en un campo de 35 ha ubicado en General Juan Madariaga, Provincia de Buenos Aires, Argentina. Se seleccionaron 120 plantas de la variedad Hornet sanas (sin alteraciones visibles en el desarrollo): 40 plantas creciendo en suelos equilibrados, 40 en suelos salinos y 40 en suelos anegables. Se analizaron y compararon las composiciones de las comunidades endofíticas y parámetros de desarrollo vegetal. Se analizaron 1787 fragmentos de hoja. Se obtuvieron 231 aislamientos fúngicos que fueron estudiados y caracterizados morfológicamente, las cepas seleccionadas fueron secuenciadas para los marcadores moleculares ITS, TEF1 y RPB2 y se llevaron adelante análisis filogenéticos para determinar y/o corroborar su ubicación taxonómica. Las comunidades se caracterizaron mediante parámetros cuantitativos como abundancia, riqueza y diversidad. Los géneros más abundantes fueron Alternaria y Stemphylium. La caracterización mediante marcadores moleculares y los análisis filogenéticos agrupan a las cepas de Alternaria dentro de la sección Alternaria y se lograron identificar 3 cepas como Stemphylium aff. amaranthi. La caracterización de las poblaciones mediante parámetros ecológicos, arrojó que la población de canola en condiciones de estrés salino es la que mayor cantidad de especies endófitas foliares posee (S=15), las poblaciones de canola creciendo en estrés abiótico (PSS y PSA) poseen mayor diversidad de especies (H=1,55) que las poblaciones de canola creciendo en suelos equilibrados (H=0.89), mientras que la mayor similitud de especies se registró entre las poblaciones de canola creciendo en suelos con estrés abiótico (So=0,67). Por otra parte, los resultados obtenidos muestran que las poblaciones de canola de suelos equilibrados (PSE) presentan muy baja colonización endófita al comparar con las plantas estresadas, siendo 6 y 4 veces mayor en suelos anegables y salinos, respectivamente. Adicionalmente, los análisis de parámetros vegetales mostraron que la biomasa de discos de hojas de plantas creciendo en estrés salino es significativamente mayor y el contenido de agua de hojas es significativamente mayor en condiciones de estrés abiótico. Con el fin de identificar, dentro de los componentes de las comunidades estudiadas, cepas fúngicas promotoras de la tolerancia al estrés producido por suelos salinos, se seleccionaron cepas de los morfotipos más abundantes (géneros Alternaria y Stemphylium) para realizar ensayos in vitro sobre sobre semillas de canola para determinar el impacto de estos hongos durante la germinación y el desarrollo de la plántula en los primeros estadios (10 días). Se evaluó la aplicación mediante la inoculación de suspensiones de conidios (SC) y la aplicación directa de un filtrado fúngico (FF) libre de células. Para esto se realizaron ensayos evaluando el efecto de las distintas aplicaciones fúngicas sobre las semillas tratadas con salinidad (0, 100, 200 y 250 mM). Un total de 34 tratamientos fueron evaluados. Estos ensayos señalan que el filtrado fúngico produjo un aumento en el porcentaje de germinación de las semillas y en el largo de las raíces de las plántulas. Se obtuvieron diferencias significativas entre los filtrados fúngicos y las suspensiones de conidios, siendo el filtrado fúngico de una de las cepas de Alternaria y de la cepa de Stemphylium los que presentaron un mayor aumento en los parámetros estudiados. A fin de estudiar la efectividad de la aplicación los hongos seleccionados en condiciones de campo, se llevó adelante un ensayo experimental con macetas de 10L para determinar la capacidad del filtrado fúngico de mitigar el efecto del estrés salino en plantas de canola (0, 100 y 200 mM). Se observó un aumento significativo en la biomasa de las plantas tratadas con filtrado fúngico y crecidas en 100 mM de salinidad, respecto de las plantas no tratadas. Adicionalmente, los ensayos llevados adelante demostraron que las plantas tratadas presentaron un comportamiento diferencial frente a los patógenos presentes en el campo como Erysiphe cruciferarum Opiz ex L. Junell, donde las plantas tratadas presentaban menos severidad en los ataques foliares producidos por este patógeno ante condiciones de estrés salino. Se evaluó el efecto del filtrado fúngico en ensayos a ciclo completo con estrés salino (0 y 100mM) en Arabidopsis thaliana (Col-0). Donde se realizaron aplicaciones del filtrado fúngico en semillas y en hojas de A. thaliana. Los análisis sugieren diferencias significativas al aplicar el filtrado fúngico, resultando en un mayor número de silicuas, producción (peso de semillas por planta) y una mayor biomasa. Esto sugiere que el filtrado fúngico promueve el desarrollo y crecimiento de A. thaliana con y sin condiciones de estrés. En todos los casos los parámetros evaluados indicaron que la aplicación del filtrado no generó impactos negativos en las plantas tratadas. Para detectar potenciales efectos negativos del filtrado fúngico en otros modelos biológicos, se realizaron ensayos de germinación y evaluación del largo de raíz con semillas de Cucurbita pepo L. (calabacín), Vigna radiata (L.) Wilczek (poroto mung) y Lactuca sativa L. (lechuga criolla). Los resultados indican que no hay diferencias entre los tratamientos con filtrados fúngicos (de Alternaria o Stemphylium) con el control en el largo de raíz de las plántulas, excepto en el largo de raíz al día 10 para poroto mung con filtrado de Stemphylium que fue significativamente menor. Adicionalmente, se realizaron ensayos para evaluar el impacto de la aplicación del filtrado sobre el crecimiento (mediante radio de la colonia) de distintos hongos, 2 cepas pertenecientes al Phylum Basidiomycota (Trametes trogii Berk. y Granulobasidium vellereum (Ellis & Cragin) Jülich) y 2 cepas pertenecientes al Phylum Ascomycota (Talaromyces sp. y Nigrospora sp.), creciendo en medio AEMc 2% con la aplicación del filtrado fúngico. En cuanto al crecimiento de otros hongos, no hay efectos negativos, por el contrario, en algunas especies los resultados señalan efectos positivos (mayor radio de crecimiento), las características morfológicas de las colonias de hongos evaluadas no presentan modificaciones con el agregado del filtrado fúngico. También se evaluó la toxicidad del filtrado fúngico sobre 3 modelos animales, que fueron Cnesterodon decemmaculatus Jenyns. (peces, madrecitas), Cichlasoma dimerus Heckel. (peces, crías de chanchitas) y Diplodon delodontus Lamarck (almejas). En los peces se evaluó letalidad (muerte) y efectos subletales (alteración en la natación y respuesta a la alimentación). En las almejas se evaluó letalidad (muerte), tasa metabólica (respirometría), concentración de proteínas (defensas contra daño oxidativo), GSH (sustancia de defensa no enzimática), GST (enzima antioxidante), MDA (daño oxidativo a lípidos) y glucógeno (sustancia de reserva). Los resultados muestran que el filtrado fúngico no es tóxico en ninguno de los modelos animales evaluados. Los resultados obtenidos durante el desarrollo de esta tesis muestran que los filtrados obtenidos a partir de cepas endófitas de Alternaria podría | |
| 520 | 3 | |a Brassica napus L. (rapeseed) is a winter oilseed plant, and its seeds are used to extract oils utilized in the food industry and for biodiesel production. Its cultivation is of high interest in the central humid Pampas region (Buenos Aires, Córdoba, Santa Fe, northern La Pampa, and Entre Ríos), because its incorporation into production schemes offers numerous advantages, being a winter oilseed. It can supply the oil industry during times of oilseed crop scarcity and serves as an alternative in agricultural rotation with other crops such as corn and soybeans. Like other species, rapeseed establishes horizontal interactions with endophytic organisms. Fungal endophytes are found in asymptomatic tissues of almost all plant lineages, promoting positive responses to stress situations. Therefore, they are considered an important resource for detecting biocontrol agents, protecting plants from nutritional deficits, environmental stress, and promoting better plant development and productivity. In this context, the general objective was to select endophytic fungi that collaborate in better plant adaptation to abiotic stress situations, developing the basis for the production of bioinputs destined for agronomic crops that promote the establishment of beneficial plant interactions. This contributes to the development of tools that allow producers to address the issues present in Argentine agriculture. The specific objectives were: 1- Characterize the communities of foliar fungal endophytes in saline soils, waterlogged soils, and balanced soils (without abiotic stress) in rapeseed plants (Brassica napus L.). 2- Detect fungal endophytic strains associated with Brassica napus plants from balanced, saline, and waterlogged soils. 3- Identify fungal strains (based on objective 2) that promote salinity tolerance. 4- Study the effect of the application of selected fungi on the germination and vegetative development of Brassica napus plants under saline conditions. 5- Determine the effect generated by the application of fungal filtrate on the germination and vegetative and reproductive parameters of Arabidopsis thaliana (Col-0). 6- Detect potential negative effects of fungal filtrates on other biological models: plants, fungi, and animals. To achieve the proposed objectives, the endophytic communities in rapeseed populations developed under abiotic stress (saline soils, SS, and waterlogged soils, SA) and in balanced soils, SE, were characterized. Sampling was carried out in a 35-hectare field located in General Juan Madariaga, Buenos Aires Province, Argentina. 120 healthy Hornet variety plants (without visible alterations in development) were selected: 40 plants growing in balanced soils, 40 in saline soils, and 40 in waterlogged soils. 1787 leaf fragments were analyzed. 231 fungal isolates were obtained and morphologically characterized, the selected strains were sequenced for molecular markers ITS, TEF1 and RPB2, and phylogenetic analyzes were carried out to determine and/or corroborate their taxonomic location. The communities were characterized using quantitative parameters such as abundance, richness and diversity. The most abundant genera were Alternaria and Stemphylium. Characterization through molecular markers and phylogenetic analyses grouped the Alternaria strains within the Alternaria section, and 3 strains were identified as Stemphylium aff. amaranthi. Population characterization through ecological parameters showed that the rapeseed population under saline stress has the highest number of foliar endophytic species (S=15). The rapeseed populations growing under abiotic stress (PSS and PSA) have greater species diversity (H=1.55) than populations growing in balanced soils (H=0.89), while the greatest species similarity was recorded between rapeseed populations growing in soils with abiotic stress (So=0.67). On the other hand, the results obtained show that rapeseed populations from balanced soils (PBS) present very low endophytic colonization compared to stressed plants, being 6 and 4 times higher in waterlogged and saline soils, respectively. Additionally, analyses of vegetative parameters revealed that the biomass of leaf discs from plants growing in saline stress conditions is significantly higher, and the water content of leaf is significantly higher under abiotic stress conditions. In order to identify, within the components of the studied communities, fungal strains that promote tolerance to stress caused by saline soils, strains of the most abundant morphotypes (Alternaria and Stemphylium genera) were selected to carry out in vitro assays on rapeseed seeds to determine the impact of these fungi during germination and seedling development in the first stages (10 days). The application was evaluated by inoculating conidial suspensions (CS) and by direct application of cell-free fungal filtrate (FF). For this, assays were performed evaluating the effect of different fungal applications on seeds treated with salinity (0, 100, 200, and 250 mM). A total of 34 treatments were evaluated. These assays indicated that the fungal filtrate produced an increase in the percentage of seed germination and in the length of seedling roots. Significant differences were obtained between fungal filtrates and conidial suspensions, with the fungal filtrate from one Alternaria strain and the Stemphylium strain showing the greatest increase in the studied parameters. To study the effectiveness of the application of selected fungi under field conditions, an experimental trial was conducted with 10L pots to determine the ability of fungal filtrate to mitigate the effect of saline stress on rapeseed plants (0, 100, and 200 mM). A significant increase in plant biomass was observed in plants treated with fungal filtrate and grown in 100 mM salinity compared to untreated plants. Additionally, the assays demonstrated that treated plants showed differential behavior against pathogens present in the field, such as Erysiphe cruciferarum Opiz ex L. Junell, where treated plants showed less severity in foliar attacks produced by this pathogen under saline stress conditions. The effect of fungal filtrate was evaluated in complete cycle assays with saline stress (0 and 100mM) in Arabidopsis thaliana (Col-0). Applications of fungal filtrate were made on A. thaliana seeds and leaves. The analyses suggest significant differences when applying the fungal filtrate, resulting in a greater number of siliques, yield (seed weight per plant), and increased biomass. This suggests that the fungal filtrate promotes the development and growth of A. thaliana with and without stress conditions. In all cases, the evaluated parameters indicated that the application of the filtrate did not generate negative impacts on the treated plants. To detect potential negative effects of the fungal filtrate on other biological models, germination assays and evaluation of root length were performed with seeds of Cucurbita pepo L. (zucchini), Vigna radiata (L.) Wilczek (mung bean), and Lactuca sativa L. (lettuce). The results indicate that there were no differences between treatments with fungal filtrates (from Alternaria or Stemphylium) and the control in the length of seedling roots, except in root length at day 10 for mung beans with Stemphylium filtrate, which was significantly lower. Additionally, assays were conducted to evaluate the impact of filtrate application on the growth (through colony radius) of different fungi, 2 strains belonging to the Phylum Basidiomycota (Trametes trogii Berk. and Granulobasidium vellereum (Ellis & Cragin) Jülich) and 2 strains belonging to the Phylum Ascomycota (Talaromyces sp. and Nigrospora sp.), growing in 2% AEMc medium with fungal filtrate application. Regarding the growth of other fungi, there were no negative effects; on the contrary, in some species, the results indicated positive effects (greater growth radius). The morphological characteristics of the evaluated fungal colonies showed no modifications with the addition of fungal filtrate. The toxicity of the fungal filtrate was also evaluated on 3 animal models, which were Cnesterodon decemmaculatus Jenyns. (fish, madrecitas), Cichlasoma dimerus Heckel. (fish, chanchitas offspring), and Diplodon delodontus Lamarck (clams). In fish, lethality (death) and sublethal effects (alteration in swimming and feeding response) were evaluated. In clams, lethality (death), metabolic rate (respirometry), protein concentration (defenses against oxidative damage), GSH (non-enzymatic defense substance), GST (antioxidant enzyme), MDA (oxidative damage to lipids), and glycogen (reserve substance) were evaluated. The results show that the fungal filtrate is not toxic in any of the evaluated animal models. The results obtained during the development of this thesis show that the filtrates obtained from endophytic strains of Alternaria could promote salt stress tolerance through foliar and/or seed application, providing a biological alternative that is easy to apply for agriculture with little or low ecosystem impact. |l eng | |
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| 700 | 1 | |a Ploschuk, Edmundo Leonardo | |
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