ABSTRACT
Lygodium Sw. is the only genus of the family Lygodiaceae, with around 25 to 40 species inhabiting mostly tropical regions worldwide. In Argentina two species develop; one of them, L. venustum, grows in the Northeast of the country. Some species of Lygodium are invasive whereas medicinal uses have been reported for some taxa. As part of a project to ascertain on the reproductive biology of native ferns in Argentina, a fungus was found during in vitro spore culture of L. venustum. Dark brown spots and eruptive pustules were also observed in fertile leaves. Thus, emerged as objectives of this work: 1) to retrieve and identify the fungus from the sporophyte and from the spores cultures, 2) to inquire on the impact of the fungus on gametophyte generation, and 3) to perform experiments with untreated spores to demonstrate that the fungus is associated to the spores collected from infested sporophytes. Phytopathological techniques were applied in order to isolate the fungus and then to achieve monosporic cultures. The morpho-biometric features of the conidia corresponded with those of Pestalotiopsis maculans (Corda) Nag Raj [= Pestalotiopsis guepinii (Desm.) Steyaert] (Amphisphaeriales, Ascomycota). Re-inoculation of conidia on healthy gametophytes conducted to their necrosis and death. The percentages of spore germination were initially higher in unsterilized cultures, suggesting that disinfection protocol may have affected spore germination. This is the first report of Pestalotiopsis maculans on the sporophytes of Lygodium venustum. The information that emerges from our work could be useful for the biocontrol of other species of Lygodium, considered weeds in other regions of the world.
Efectos del hongo Pestalotiopsis maculans (Ascomycota: Amphisphaeriales) en el desarrollo gametofítico del helecho Lygodium venustum (Lygodiaceae). Lygodium Sw. es el único género de la familia Lygodiaceae, con alrededor de 25 a 40 especies que habitan en su mayoría en regiones tropicales del mundo. En Argentina se desarrollan dos especies; uno de ellas, L. venustum, crece en el noreste del país. Algunas especies de Lygodium son invasivas, mientras que para algunos taxones se han reportado usos medicinales. Como parte de un proyecto para indagar sobre la biología reproductiva de los helechos nativos en Argentina, se encontró un hongo durante el cultivo in vitro de esporas de L. venustum. Asimismo, se observaron manchas marrones oscuras y pústulas eruptivas en hojas fértiles. Así, surgieron como objetivos de este trabajo: 1) recuperar e identificar el hongo presente en el esporofito y en los cultivos de esporas, 2) investigar el impacto del hongo en la generación gametofítica y 3) realizar experimentos con esporas no tratadas para demostrar que el hongo está asociado a las esporas recolectadas de esporofitos infestados. Se aplicaron técnicas fitopatológicas para aislar el hongo y luego lograr cultivos monospóricos. Las características morfo-biométricas de los conidios correspondieron a las de Pestalotiopsis maculans (Corda) Nag Raj [= Pestalotiopsis guepinii (Desm.) Steyaert] (Amphisphaeriales, Ascomycota). La re-inoculación de conidios en gametofitos sanos condujo a su necrosis y muerte. Los porcentajes de germinación de esporas fueron inicialmente más altos en los cultivos no esterilizados, lo que sugiere que el protocolo de desinfección pudo haber afectado la germinación de las esporas. Este es el primer reporte de Pestalotiopsis maculans sobre los esporofitos de Lygodium venustum. La información que surge de nuestro trabajo podría ser útil para el control biológico de otras especies de Lygodium, consideradas malezas en otras regiones del mundo.
ABSTRACT
Abstract The cellulolytic activity of fungi growing in the subtropical rainforest of Misiones (Argentina) represents a challenge in the technological development of the production of cellulosic bioethanol in the region using native sources. These fungi are promising to obtain sustainable enzyme cocktails using their enzymes. Cellulolytic ability of 22 white-rot fungi isolated from the subtropical rainforest of Misiones-Argentina in agar medium with two types of cellulosic substrates, carboxy-methylcellulose or crystalline cellulose, were comparatively analyzed, and the activity of two cellulolytic enzymes was evaluated in liquid medium. Although all isolates were able to grow and degrade both substrates in agar medium, and to produce total cellulase Filter paper (FPase) and endo-β-1,4-glucanase (EG) activities in broth, the isolate Irpex sp. LBM 034 showed the greatest enzymatic levels (FPase, 65.45 U L-1; EG, 221.21 U L-1). Therefore, the ITS sequence of this fungus was sequenced and analyzed through a phylogenetic analysis. These results indicate that the isolate LBM 034, corresponding to Irpex lacteus, has a promising cellulolytic ability and enzymes such as EG useful in sustainable saccharification of cellulosic materials in the region. Rev. Biol. Trop. 66(3): 1034-1045. Epub 2018 September 01.
Resumen La actividad celulolítica de hongos autóctonos asociados a la selva subtropical de Misiones (Argentina) representa un desafío en el desarrollo tecnológico de la producción de bioetanol celulósico en la región, mediante el uso de recursos nativos. Los sistemas enzimáticos de estos hongos tienen potencial aplicación en la obtención de cocteles enzimáticos rentables. La habilidad celulolítica de 22 hongos causantes de pudrición blanca se analizó comparativamente, que fueron aislados de la selva subtropical de Misiones-Argentina, en cultivos agarizados con dos tipos de sustratos celulósicos, carboxi-metilcelulosa o celulosa cristalina. También se evaluó la actividad de dos enzimas celulolíticas en cultivos líquidos. Aunque todos los aislamientos fueron capaces de crecer y degradar ambos sustratos en medio agarizado y revelar actividad celulolítica total y endo-β-1,4-glucanasa en cultivo líquido, el aislamiento Irpex sp. LBM 034 mostró las mayores actividades en papel de filtro con 65.45 U L-1 y endo-β-1,4-glucanasa con 221.21 U L-1, respectivamente. Por tanto, se secuenció y analizó la secuencia ITS de este hongo a través de un análisis filogenético. Estos resultados indicaron que el aislamiento LBM 034, correspondiente a Irpex lacteus, tiene una habilidad celulolítica prometedora en la producción de enzimas con actividad endo-β-1,4-glucanasa, útil en la sacarificación sustentable de materiales celulósicos de la región.