Mycorrhizal fungi isolated from native terrestrial orchids of pristine regions in Córdoba (Argentina) / Hongos micorrízicos aislados de orquídeas terrestres nativas de regiones pristinas en Córdoba (Argentina)

Orchidaceae is a highly dependent group on the Rhizoctonia complex that includes Ceratorhiza, Moniliopsis, Epulorhiza and Rhizoctonia, for seed germination and the development of new orchid plants. Thus, the isolation and identification of orchid mycorrhizal fungi are important to understand the orchid-fungus relationship, which can lead to the development of efficient conservation strategies by in vivo germination of seeds from endangered orchid plants. The aim of our work was to isolate and characterize the different mycorrhizal fungi found in roots of terrestrial orchids from Córdoba (Argentina), and, to learn about the natural habit and fungal associations in the Chaco Serrano woodland pristine region. In this study, bloomed orchid root and rhizosphere soil samples were obtained in two times from Valle de Punilla during spring of 2007; samples were kept in plastic bags until processed within 48 hours, and mycorrhizal condition confirmed assessing peloton presence. A total of 23 isolates of the orchideous mycorrhizal Rhizoctonia complex were obtained. The isolates were studied based on morphological characters and ITS-rDNA sequences. Morphological characteristics as color of colonies, texture, growth rate, hyphal diameter and length and presence of sclerotia were observed on culture media. To define the number of nuclei per cell, the isolates were grown in Petri dishes containing water-agar (WA) for three days at 25°C and stained with Safranine-O solution. The mycorrhizal fungi were grouped into binucleate (MSGib, 10 isolates) and multinucleate (MSGim, 13 isolates) based on morphological characteristics of the colonies. We obtained the ITS1-5.8s-ITS4 region that was amplified using primers ITS1 and ITS4. Based on DNA sequencing, isolates Q23 and Q29 were found to be related to species of Ceratobasidium. Isolates Q24 and Q4 were related to the binucleated anastomosis group AG-C of Rhizoctonia sp. The rest of the isolates grouped in the Ceratobasidium clade without grouping. From our knowledge this is the first report of the association of the AG-C testers with terrestrial orchids. A high specificity was observed in the symbiotic relationship. As the mycorrhizal fungal isolates were obtained from native orchids, they could be incorporated in conservation programes of endangered orchids in Argentina.

La Familia Orchidaceae se encuentra estrechamente relacionada con hongos micorrízicos que pertenecen al complejo Rhizoctonia, e incluyen los géneros Ceratorhiza, Moniliopsis, Epulorhiza y Rhizoctonia. Esta asociación es esencial para el desarrollo de nuevas plantas ya que favorecen el proceso de germinación de las semillas. Por lo tanto, el conocimiento de la naturaleza de esta interacción es importante para que los resultados de los programas de conservación de orquídeas sean efectivos. La fragmentación del bosque Chaqueño Serrano en el centro de Argentina, ha alcanzado un punto crítico en los últimos años, afectando el funcionamiento del ecosistema. El objetivo de este trabajo fue: a) aislar y caracterizar hongos micorrízicos presentes en orquídeas terrestres de la provincia de Córdoba (Argentina) y b) conocer el hábitat natural y las asociaciones fúngicas que se establecen en esta región prístina. A partir de las raíces de orquídeas terrestres, se obtuvieron 23 aislamientos de hongos micorrízicos que pertenecen al complejo Rhizoctonia. Estos aislamientos fueron caracterizados con base en caracteres morfológicos y moleculares. Las características morfológicas (color y textura de las colonias, cinética de crecimiento, diámetro y largo de la hifa y presencia de esclerocios) fueron observados en PDA y MEA a 25ºC. El número de núcleos por célula se observó en cultivos crecidos en AA (agar-agua) y teñidos con una solución de Safranine-O. La región ITS se amplificó usando los primers ITS1 e ITS4. Con base en las características morfológicas de la colonia, los aislamientos fueron agrupados en binucleados (MSGib) y multinucleados (MSGim). De acuerdo al cladograma obtenido con las secuencias de ADN, los aislamientos Q23 y Q29 están relacionados a especies de Ceratobasidium, aisladas de raíces de orquídeas. Los aislamientos Q24 y Q4 se asocian con el grupo de anastomosis de Rhizoctonia AG-C. Finalmente, se observó una alta variabilidad en el grado de especificidad existente en la simbiosis que se establece entre las raíces de estas orquídeas terrestres y los aislamientos obtenidos a partir de ellas. Este es el primer reporte de la asociación entre el grupo de anastomosis AG-C y orquídeas terrestres. Dado que estos aislamientos se obtuvieron de orquídeas terrestres nativas, podrían ser incorporados como nuevos patrones para micorrizas de orquídeas terrestres en Argentina. Este trabajo contribuye al conocimiento de la relación simbiótica que se establece entre orquídeas y hongos micorrízicos, así como también al desarrollo de estrategias de conservación de orquídeas terrestres nativas del bosque Chaco Serrano.

Mycorrhizal association in gametophytes and sporophytes of the fern Pteris vittata (Pteridaceae) with Glomus intraradices

Ferns, which are usually colonizing different environments and their roots frequently present mycorrhization, have two adult stages in their life cycle, the sporophytic and the gametophytic phase. This paper describes the experimental mycorrhizal association between Pteris vittata leptosporangiate fern and a strain of Glomus intraradices during the life cycle of the fern, from spore germination to the development of a mature sporophyte. The aim of this study was to compare the colonization pattern of in vitro cultures of G. intraradices along the fern life cycle with those found in nature. For this, mature spores were obtained from fertile P. vittata fronds growing in walls of Buenos Aires city, Argentina. Roots were stained and observed under the light microscope for arbuscular mycorrhizal colonization. Approximately, 75 fern spores were cultured in each pot filled with a sterile substrate and G. intraradices (BAFC N° 51.331) as inoculum on the surface. After germination took place, samples were taken every 15 days until the fern cycle was completed. In order to determine colonization dynamics each sample was observed under optical and confocal microscope after staining. Gametophyte was classified as Adiantum type. Male and female gametangia were limited to the lower face, mycorrhizal colonization started when they were differentiated and took place through the rhizoids. Spores and vesicles were not found in this cycle stage. Paris-type mycorrhizal colonization was established in the midrib and in the embrionary foot. It was colonized by external mycelium. When the first root was developed soil inoculum colonized de novo this structure and Arum-type colonization was observed. This study proves that the type of colonization is determined by the structure of the host, not by the fungus. Both the gametophyte and embryo foot have determined growth and Paris-type colonization, while, sporophyte roots have undetermined growth and Arum-type colonization. The structures found in vitro cultures were highly similar to those found under natural conditions. Rev. Biol. Trop. 60 (2): 857-865. Epub 2012 June 01.

Los helechos presentan dos etapas en su ciclo de vida, una fase esporofítica y una gametofítica. Estos por lo general pueden colonizar diferentes ambientes y frecuentemente presentan raíces micorrizadas. Este estudio describe la asociación experimental entre Pteris vittata, un helecho leptosporangiado y una cepa de Glomus intraradices durante el ciclo de vida del helecho, desde la germinación de las esporas hasta el desarrollo del esporofito maduro. El objetivo de este estudio fue comparar los patrones de colonización de G. intraradices a lo largo de todo el ciclo de vida del helecho con los tipos encontrados en la naturaleza. Las esporas maduras fueron obtenidas de frondes fértiles de P. vittata que crecen sobre las paredes de la ciudad de Buenos Aires, Argentina. Las raíces se tiñeron y fueron observadas bajo microscopio óptico para el estudio de la colonización micorrízica. Aproximadamente 75 esporas de helecho se cultivaron en macetas con un sustrato estéril y con un inóculo de G. intraradices (N° 51.331 BAFC) en la superficie. Después de la germinación, se tomaron muestras cada 15 días hasta que se completó el ciclo de vida del helecho. Con el fin de determinar la dinámica de la colonización, cada muestra se observó con el microscopio óptico y el microscopio de confocal luego de la tinción correspondiente. El gametofito fue clasificado como del tipo “Adiantum”. Los gametangios femeninos y masculinos se desarrollaron en la cara inferior del mismo. La micorrización comenzó cuando los gametangios estaban ya diferenciados y la colonización se produjo a través de los rizoides. Las esporas y las vesículas no se encontraron en esta fase del ciclo. La micorrizacion tipo Paris se observó sobre la línea de la nervadura central. El pie del esporofito fue colonizado por el micelio externo. Cuando la raíz se desarrolló, se colonizó “de novo”, y se observó una colonización de tipo Arum. Este estudio demuestra que el tipo de colonización está determinado por la estructura del helecho y no por el hongo. Tanto el gametofito como el pie del embrión tienen crecimiento definido y colonización tipo Paris, mientras que las raíces del esporofito presentan un crecimiento indeterminado y una colonización tipo Arum. Las estructuras que se encontraron bajo cultivo coinciden con las que se encontraron en condiciones naturales.