Filtrates from cultures of endophytic fungi isolated from leaves of Copaifera oblongifolia (Fabaceae) affect germination and seedling development differently / Fungos endofíticos isolados de folhas de Copaifera oblongifolia (Fabaceae) afetam diferentemente a germinação e o desenvolvimento das plântulas

Interactions between endophytic fungi (EFs) and their host plants range from positive to neutral to negative. The results of such interactions can vary depending on the organ of the infected host plant. EFs isolated from the leaves of some species of plants have potential for use as agents to inhibit seed germination and control invasive plants. The objectives of this study were to identify EFs present in the leaves of Copaifera oblongifolia and to evaluate the role of these fungi in seed germination and seedling development. A total of 11 species of EFs were isolated, which were identified using the internal transcribed spacers (ITS) sequence of the nuclear ribosomal DNA. The isolated species of EFs are generalists and probably are transmitted horizontally. Laboratory tests revealed that filtrates of these fungal isolates differently affect seed germination and seedling development of C. oblongifolia. The species Curvularia intermedia, Neofusicoccum parvum, Pseudofusicoccum stromaticum and Phomopsis sp. negatively affected seed germination, with N. parvum standing out for its negative effects, inhibiting seedling germination and survival in 89 and 222%, respectively. In addition, Cochliobolus intermedius negatively affected seedling development. Thus, the combined use of N. parvum and C. intermedius, or products from the metabolism of these microorganisms, in the control of invasive plants deserves attention from future studies.

As interações entre fungos endofíticos (FEs) e suas plantas hospedeiras variam de positivas, neutras a negativas. Os resultados destas interações podem variar dependendo do órgão da planta hospedeira infectada. FEs isolados de folhas de algumas espécies de plantas têm potencial para serem usados como agentes inibidores da germinação de sementes e no controle de plantas invasoras. Os objetivos deste estudo foram identificar os FEs presentes nas folhas de Copaifera oblongifolia e avaliar o papel destes fungos na germinação das sementes e no desenvolvimento das plântulas. Um total de 11 espécies de FEs foi isolado das folhas de C. oblongifolia e identificado através da sequência dos espaçadores internos transcritos do DNA ribossomal nuclear. As espécies de FEs isoladas são generalistas e provavelmente devem ser transmitidas horizontalmente. Os resultados dos testes de germinação mostraram que filtrados destes isolados fúngicos podem afetar diferentemente a germinação das sementes e o desenvolvimento das plântulas de C. oblongifolia. As espécies Curvularia intermedia, Neofusicoccum parvum, Pseudofusicoccum stromaticum e Phomopsis sp. afetaram negativamente a germinação das sementes de C. oblongifolia. Dentre estas espécies devemos destacar que N. parvum reduziu a germinação e a sobrevivência das plântulas em 89 e 222%, respectivamente. Além disso, Cochiliobolus intermedius afetou negativamente o desenvolvimento das plântulas. Assim, o uso combinado de N. parvum e C. intermedius, ou de produtos do metabolismo destas espécies de fungos, têm potencial para serem usados no manejo de plantas invasoras.

Filtrates from cultures of endophytic fungi isolated from leaves of Copaifera oblongifolia (Fabaceae) affect germination and seedling development differently

Abstract Interactions between endophytic fungi (EFs) and their host plants range from positive to neutral to negative. The results of such interactions can vary depending on the organ of the infected host plant. EFs isolated from the leaves of some species of plants have potential for use as agents to inhibit seed germination and control invasive plants. The objectives of this study were to identify EFs present in the leaves of Copaifera oblongifolia and to evaluate the role of these fungi in seed germination and seedling development. A total of 11 species of EFs were isolated, which were identified using the internal transcribed spacers (ITS) sequence of the nuclear ribosomal DNA. The isolated species of EFs are generalists and probably are transmitted horizontally. Laboratory tests revealed that filtrates of these fungal isolates differently affect seed germination and seedling development of C. oblongifolia. The species Curvularia intermedia, Neofusicoccum parvum, Pseudofusicoccum stromaticum and Phomopsis sp. negatively affected seed germination, with N. parvum standing out for its negative effects, inhibiting seedling germination and survival in 89 and 222%, respectively. In addition, Cochliobolus intermedius negatively affected seedling development. Thus, the combined use of N. parvum and C. intermedius, or products from the metabolism of these microorganisms, in the control of invasive plants deserves attention from future studies.

Resumo As interações entre fungos endofíticos (FEs) e suas plantas hospedeiras variam de positivas, neutras a negativas. Os resultados destas interações podem variar dependendo do órgão da planta hospedeira infectada. FEs isolados de folhas de algumas espécies de plantas têm potencial para serem usados como agentes inibidores da germinação de sementes e no controle de plantas invasoras. Os objetivos deste estudo foram identificar os FEs presentes nas folhas de Copaifera oblongifolia e avaliar o papel destes fungos na germinação das sementes e no desenvolvimento das plântulas. Um total de 11 espécies de FEs foi isolado das folhas de C. oblongifolia e identificado através da sequência dos espaçadores internos transcritos do DNA ribossomal nuclear. As espécies de FEs isoladas são generalistas e provavelmente devem ser transmitidas horizontalmente. Os resultados dos testes de germinação mostraram que filtrados destes isolados fúngicos podem afetar diferentemente a germinação das sementes e o desenvolvimento das plântulas de C. oblongifolia. As espécies Curvularia intermedia, Neofusicoccum parvum, Pseudofusicoccum stromaticum e Phomopsis sp. afetaram negativamente a germinação das sementes de C. oblongifolia. Dentre estas espécies devemos destacar que N. parvum reduziu a germinação e a sobrevivência das plântulas em 89 e 222%, respectivamente. Além disso, Cochiliobolus intermedius afetou negativamente o desenvolvimento das plântulas. Assim, o uso combinado de N. parvum e C. intermedius, ou de produtos do metabolismo destas espécies de fungos, têm potencial para serem usados no manejo de plantas invasoras.

Filtrates from cultures of endophytic fungi isolated from leaves of Copaifera oblongifolia (Fabaceae) affect germination and seedling development differently / Fungos endofíticos isolados de folhas de Copaifera oblongifolia (Fabaceae) afetam diferentemente a germinação e o desenvolvimento das plântulas

Abstract Interactions between endophytic fungi (EFs) and their host plants range from positive to neutral to negative. The results of such interactions can vary depending on the organ of the infected host plant. EFs isolated from the leaves of some species of plants have potential for use as agents to inhibit seed germination and control invasive plants. The objectives of this study were to identify EFs present in the leaves of Copaifera oblongifolia and to evaluate the role of these fungi in seed germination and seedling development. A total of 11 species of EFs were isolated, which were identified using the internal transcribed spacers (ITS) sequence of the nuclear ribosomal DNA. The isolated species of EFs are generalists and probably are transmitted horizontally. Laboratory tests revealed that filtrates of these fungal isolates differently affect seed germination and seedling development of C. oblongifolia. The species Curvularia intermedia, Neofusicoccum parvum, Pseudofusicoccum stromaticum and Phomopsis sp. negatively affected seed germination, with N. parvum standing out for its negative effects, inhibiting seedling germination and survival in 89 and 222%, respectively. In addition, Cochliobolus intermedius negatively affected seedling development. Thus, the combined use of N. parvum and C. intermedius, or products from the metabolism of these microorganisms, in the control of invasive plants deserves attention from future studies.

Resumo As interações entre fungos endofíticos (FEs) e suas plantas hospedeiras variam de positivas, neutras a negativas. Os resultados destas interações podem variar dependendo do órgão da planta hospedeira infectada. FEs isolados de folhas de algumas espécies de plantas têm potencial para serem usados como agentes inibidores da germinação de sementes e no controle de plantas invasoras. Os objetivos deste estudo foram identificar os FEs presentes nas folhas de Copaifera oblongifolia e avaliar o papel destes fungos na germinação das sementes e no desenvolvimento das plântulas. Um total de 11 espécies de FEs foi isolado das folhas de C. oblongifolia e identificado através da sequência dos espaçadores internos transcritos do DNA ribossomal nuclear. As espécies de FEs isoladas são generalistas e provavelmente devem ser transmitidas horizontalmente. Os resultados dos testes de germinação mostraram que filtrados destes isolados fúngicos podem afetar diferentemente a germinação das sementes e o desenvolvimento das plântulas de C. oblongifolia. As espécies Curvularia intermedia, Neofusicoccum parvum, Pseudofusicoccum stromaticum e Phomopsis sp. afetaram negativamente a germinação das sementes de C. oblongifolia. Dentre estas espécies devemos destacar que N. parvum reduziu a germinação e a sobrevivência das plântulas em 89 e 222%, respectivamente. Além disso, Cochiliobolus intermedius afetou negativamente o desenvolvimento das plântulas. Assim, o uso combinado de N. parvum e C. intermedius, ou de produtos do metabolismo destas espécies de fungos, têm potencial para serem usados no manejo de plantas invasoras.

Chemical, diversity and biotechnological potential of endophytic fungi isolated from Brazilian Cerrado plants / Química, diversidade e potencial biotecnológico de fungos endofíticos isolados de plantas do Cerrado Brasileiro

Abstract: This is a systematic review of scientific articles reporting the biodiversity of endophytic fungi isolated from endemic Cerrado plants in Brazil and exposes the potential applications of these microorganisms in the production of known and new metabolites. The "Portal de Periódicos" (CAPES), Science Direct, PubMed, Scielo, and Biblioteca Virtual em Saúde (BVS) databases were used. A total of 418 articles were found using the following sets of keywords: Endophytic, fungi, and Cerrado; endophytic, fungi, rupestrian, and grass lands; endophytic, fungi, Brazilian, and savanna; among these, 14 articles were selected. The articles were grouped into studies on the biodiversity of Cerrado endophytic fungi, chemical studies, and other subjects. All the articles were found to be related to the diversity present in the Cerrado of the southeastern and midwestern regions, they show high fungal biodiversity with Diaporthe genus predominant in almost all plants studied. In all the studies on the chemical diversity of endophytic fungi, new compounds or new natural products were found associated with a range of bioactivity, especially antifungal. It shows the great potential of endophytes in the production of new and bioactive secondary metabolites, as well as the unexplored chemical diversity of endophytes isolated from endemic plant species. The review shows that rare studies performed in regions where the Cerrado biome are predominant, including the central, north, and northeast regions, representing an important niche that is still unexplored.

Resumo: Esta é uma revisão sistemática de artigos científicos que relatam a biodiversidade de fungos endofíticos isolados de plantas endêmicas do Cerrado no Brasil, e expõe as possíveis aplicações desses microrganismos na produção de metabólitos novos e conhecidos. Foram utilizadas as bases de dados "Portal de Periódicos" (CAPES), Science Direct, PubMed, Scielo e Biblioteca Virtual em Saúde (BVS). Foram encontrados 418 artigos, usando os seguintes conjuntos de palavras-chave: Endophytic, fungi, and Cerrado; endophytic, fungi, rupestrian, and grasslands; endophytic, fungi, Brazilian, and savanna. Destes, 14 artigos foram selecionados. Os artigos foram agrupados em estudos sobre a biodiversidade de fungos endofíticos do Cerrado, estudos químicos e outros estudos. Todos os artigos foram relacionados à diversidade presente no Cerrado das regiões sudeste e centro-oeste, estes apresentam alta biodiversidade fúngica, com o gênero Diaporthe predominando em quase todas as plantas estudadas. Em todos os estudos sobre a diversidade química de fungos endofíticos, novos compostos ou novos produtos naturais foram identificados, associados a uma série de bioatividades, especialmente antifúngica. Isso mostra o grande potencial dos endófitos na produção de metabólitos secundários novos e bioativos, bem como a diversidade química inexplorada de endófitos isolados de espécies de plantas endêmicas. Esta revisão mostra que raros estudos foram realizados em regiões onde o bioma Cerrado é predominante, incluindo as regiões central, norte e nordeste, que representam um nicho importante ainda inexplorado.

Toxicity of ß-(1→3, 1→6)-á´ -glucans produced by Diaporthe sp. endophytes on Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin assessed by conidia germination speed parameter / Toxicidade de ß- (1 → 3, 1 → 6) -á´ -glucanas produzidas por endófitos Diaporthe sp. sobre Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin avaliada pelo parâmetro de velocidade de germinação dos conídios

We have previously reported that ß-(1→3,1→6)-ᴅ-glucans produced by endophytes Diaporthe sp. G27-60 and G65-65 (GenBank accession codes JF766998 and JF767007, respectively) are promising anti-proliferation agents against human breast carcinoma (MCF-7) and hepatocellular carcinoma (HepG2-C3A) cells. However, the literature fails to describe the effects of Diaporthe exopolysaccharides (EPS) on eukaryotic healthy cells. The fungus Metarhiziumanisopliae has been employed as model-system to evaluate the toxicity of pharmaceutical and agricultural-interest substances, taking into account, among other parameters, the speed of conidia germination. Current study verified the effect of different concentrations of Diaporthe ß-glucans on the germination speed of M. anisopliae. Conidia were incubated with ß-glucans treatments (50, 200 and 400 µg/mL) at 28ºC, sampled during 24 h and analyzed by light microscopy. At the end of a 24-h incubation, the amount of germinated conidia reached ≈99% for controls and ranged between 97.7 and 98.6% for treatments. Bayesian analysis indicated that Diaporthe glucans had no toxicity on M. anisopliaeand the curve of germination occurred as expected for this fungal strain. Considering the validity of filamentous fungi as model-systems, results are important data on the toxicity of endophytic EPS on healthy cells and may be associated with our previous results obtained for these polymers against tumor cells.

Anteriormente, um estudo mostrou que ß-(1→3,1→6)-ᴅ-glucanas produzidas pelos endófitos Diaporthe sp. G27-60 e G65-65 (códigos de acesso no GenBank JF766998 e JF767007, respectivamente) são agentes promissores com ação antiproliferativa contra células HepG2-C3A (hepatoma humano) e MCF-7 (adenocarcinoma mamário humano). No entanto, os efeitos de exopolissacarídeos (EPS) produzidos por fungos do gênero Diaporthe em células eucarióticas sadias não estão descritos na literatura atual. O fungo Metarhiziumanisopliae tem sido utilizado como sistema-modelo para avaliar a toxicidade de substâncias de interesse farmacêutico e agronômico, considerando, entre outros parâmetros, a velocidade de germinação de conídios. O presente estudo teve como objetivo verificar os efeitos de diferentes concentrações de ß-glucanas produzidas por Diaporthe sp. sobre a velocidade de germinação de M. anisopliae. Os conídios foram incubados com os tratamentos de ß-glucanas (50, 200 e 400 µg/mL) a 28 ºC, com amostras coletadas ao longo de 24 h, e analisados por microscopia de luz. Ao final das 24 h de incubação, o total de conídios germinados nos controles foi de ≈99%, e variou entre 97,7 e 98,6% para os tratamentos. A análise bayesiana indicou que as glucanas de Diaporthe sp. não apresentaram toxicidade sobre M. anisopliae, e a curva de germinação atendeu ao esperado para essa linhagem fúngica. Considerando a validade dos fungos filamentosos como sistemas-modelo, esses resultados representam dados importantes sobre a toxicidade dos EPS de endófitos sobre células sadias e podem ser associados aos resultados anteriormente obtidos para esses polímeros em testes contra células tumorais.

Fungos endofíticos associados a plantas medicinais / Endophytic fungi associated with medicinal plants

Com a utilização de plantas medicinais em infusões, xaropes, tinturas, ungüentos, dentre outras formas, pressupõe-se que fungos endofíticos, presentes no interior das plantas, mas sem causar doença, possam tornar-se um componente destes produtos, principalmente quando utilizados in natura. Além disso, os fungos endofíticos podem também produzir substâncias tóxicas aos usuários ou mesmo alterar o metabolismo vegetal, modificando a composição e as propriedades medicinais, assim como, a qualidade do produto armazenado e comercializado. Neste sentido, objetivou-se isolar e identificar a flora fúngica endofítica de onze espécies medicinais escolhidas ao acaso. Obtiveram-se culturas-puras dos fungos Phomopsis, Colletotrichum, Pestalotia, Trichoderma, Fusarium, Nigrospora e Glomerella ocorrendo endofiticamente em Plectranthus barbatus, Vernonia condensata, Pfaffia paniculata, Foeniculum vulgare, Cymbopogon citratus, Cymbopogon nardus, Cordia curassavica, Maytenus ilicifolia, Punica granatum, Morus nigra e Bauhinia forficata. As espécies vegetais em que se identificaram o maior número de fungos endofíticos foram Vernonia condensata, Punica granatum e Morus nigra. Todos os fungos recuperados neste trabalho apresentaram características estritamente endofíticas, não manifestando patogenicidade nas espécies hospedeiras. Dentre os fungos detectados, especial atenção deve ser dada ao gênero Fusarium, uma vez que inúmeras espécies deste gênero são conhecidas produtoras de micotoxinas e constituem-se em importantes patógenos pós-colheita.

With the use of medicinal plants in infusions, syrups, dyes, unguents, among other forms, it is expected that endophytic fungi, present inside the plants but not causing diseases, become components of these products, especially when used in natura. In addition, endophytic fungi can produce toxic substances to the users or even modify the plant metabolism, altering the medicinal composition and properties, as well as the quality of the stored and commercialized product. Therefore, the aim of this study was to isolate and identify the endophytic flora from eleven randomly chosen medicinal species. Pure cultures were obtained from the fungi Phomopsis, Colletotrichum, Pestalotia, Trichoderma, Fusarium, Nigrospora and Glomerella endophytically occurring in Plectranthus barbatus, Vernonia condensata, Pfaffia paniculata, Foeniculum vulgare, Cymbopogon citratus, Cymbopogon nardus, Cordia curassavica, Maytenus ilicifolia, Punica granatum, Morus nigra and Bauhinia forficata. The plant species that presented the highest number of endophytic fungi were Vernonia condensata, Punica granatum and Morus nigra. All fungi recovered in this study showed strictly endophytic features, not manifesting pathogenicity in their host species. Among the detected fungi, special attention must be given to the genus Fusarium, since a wide range of species of this genus are known to produce mycotoxins and constitute important post-harvest pathogens.

Aplicação de microrganismos endofíticos na agricultura e na produção de substâncias de interesse econômico / Application endophytic microorganisms in agriculture and production of substances of economic interest

Os microrganismos que vivem no interior de plantas e habitam de modo geral suas partes aéreas, como folhas e caules, mas não causam aparentemente nenhum dano a seus hospedeiros, são chamados de endofíticos. Além de exercerem diversas funções de importância para o hospedeiro, esses microrganismos são potencialmente úteis na agricultura e na indústria, sobretudo na farmacêutica e de defensivos agrícolas.Por se constituírem em potenciais substitutos de produtos químicos, ao exercerem ações de biocontrolee/ou promoção de crescimento de plantas, favorecendo a preservação do ambiente, vem sendo apontadoscomo alternativa viável para sistemas de produção agrícola ecológica e economicamente sustentáveis. Aobtenção de substâncias de interesse econômico, como enzimas, antibióticos e outros fármacos, a partir de microrganismos endofíticos, tem sido frequentemente relatada na literatura científica. Exemplo disso é o taxol, poderoso anticancerígeno que anteriormente era obtido apenas da exploração da planta Taxusbrevifolia e, agora pode ser obtido de diferentes gêneros de fungos endofíticos. Avanços como estereforçam a grande potencialidade biotecnológica de tais microrganismos. Este trabalho visa apresentar um panorama sobre potenciais aplicações de microrganismos endofíticos na agricultura e na produção de substâncias de interesse econômico.

Endophytic microorganisms are mainly fungi and bacteria that live inside plants, generally inhabiting aerial parts such as leaves and stems, without causing any apparent damage to their hosts. In addition to many important functions for the host, the endophytic microorganisms are potentially useful in agriculture and industry, especially in pharmaceuticals and agrochemicals. By forming themselves into substitutes for chemicals by exercising stock biocontrol and/or promotion of plant growth, favoring the environmental preservation, has been appointed as a viable alternative agricultural production systems for environmentally and economically sustainable. Obtaining substances of economic interest, suchas enzymes, antibiotics and other drugs from endophytic microorganisms has often been reported in the scientific literature. One example is taxol, a powerful anti-cancer substance that was previously obtained only from the exploitation of the plant Taxus brevifolia, and can now be obtained fromdifferent genera of endophytic fungi. Advances like this reinforce the great biotechnological potential of such microorganisms. This study presents an overview of potential applications of endophytic microorganisms in agriculture and production of substances of economic interest.(

Biological activities of the fermentation extract of the endophytic fungus alternaria alternata isolated from coffea arabica L / Atividades biológicas do extrato da fermentação do fungo endofítico alternaria alternata isoladas de coffea arabica L

A total of 22 endophytic fungi isolated from coffee (Coffea arabica L.) were cultivated in vitro and their crude extracts tested. The screening was carried out using the agar diffusion method against Staphylococcus aureus, Escherichia coli and Candida albicans. The most effective isolate was Alternaria alternata, and subsequently, its extract was assayed. The total phenolic content was 3.44 μg GAE/mg of the crude extract. For the antibacterial and antifungal activity assays, minimum inhibitory concentrations (MIC) and minimum bactericidal and fungicidal concentrations (MBC and MFC) were determined. The ranges of MIC values were 50-100 μg/mL for S. aureus and 400-800 μg/mL for E. coli. The extract did not show activity in the tested concentrations for C. albicans. The fungal crude extract was assayed for antioxidant activities. Its ability to scavenge DPPH radicals and antioxidant activity by β-carotene/linoleic acid system oxidation was not significant. In addition, antitumor activity was studied using the MTT assay. At a dilution of 400 μg/mL, the extract displayed a cytotoxic activity of approximately 50 percent towards HeLa cells in vitro. The results indicate that endophytic fungi could be a promising source of bioactive compounds and warrant further study.

Total de 22 fungos endofíticos isolados de café (Coffea arabica L.) foi cultivado in vitro e seus extratos testados. A triagem foi conduzida pelo método de difusão em agar contra bactérias Gram-positiva, Gram-negativa e uma levedura. O isolado mais efetivo foi Alternaria alternata e, subsequentemente, seu extrato foi analisado. O conteúdo de fenólicos totais do extrato bruto foi de 3,44 μg EAG/mg de extrato. Para os testes de atividade antimicrobiana, a concentração inibitória mínima (CIM) e concentração bactericida e fungicida mínima (CBM e CFM) contra Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Candida albicans foram determinadas. Resultados da CIM variaram entre 50-100 μg/mL para S. aureus e 400-800 μg/mL para E. coli. O extrato bruto não apresentou atividade nas concentrações testadas para C. albicans. Foram analisadas as atividades antioxidantes do extrato bruto. Sua habilidade para seqüestrar radicais DPPH e a atividade antioxidante pela oxidação do sistema β-caroteno/ácido linoléico não foram significativas. Além disso, a atividade antitumoral foi estudada pelo teste do MTT. À diluição de 400 μg/mL, o extrato apresentou atividade de aproximadamente 50 por cento sobre as células HeLa in vitro. Os resultados indicam que fungos endófitos poderiam ser uma fonte promissora de compostos bioativos necessitando de estudos futuros.