El Hongo y las Orquídeas

HONGOS Y LAS ORQUIDEAS

Estas relaciones entre hongos y orquídeas, también se complica por el hecho de que, a diferencia de la mayoría de las micorrizas, en las orquídeas no son conocidos por proporcionan ningún beneficio (Andersen; Rasmussen, 1996; Taylor et al., 2002), en algunos casos y quizás en todos, la relación es en realidad parasitarias por parte de la planta en lugar de mutualistas. La distinción entre hongos de micorrizas y endófitos en orquídeas se complica por el uso inconsistente de la terminología en la literatura. 

La mayoría de estudios de los hongos referentes al género-forma Rhizoctonia, asumen que la relación es de micorrizas sin demostrar ningún beneficio funcional para la planta. Bayman & Otero (2006), proponen una descripción que sería endófitos formadores de micorrizas”.

Por otro lado, algunos autores son conscientes de este problema y evitan errar haciendo una precaución en el uso de los términos, prefiriendo llamar a sus hongos endófitos, basados en la falta de pruebas funcionales de una relación de micorrizas, a pesar, de que son casi con seguridad micorrizas cuando nos referimos a hongos de la forma género Rhizoctonia, y que ha sido aislado a partir de fragmento colonizados y en donde se observa las estructuras típicas (pelotones) de este tipo de micorriza (Currah, 1991; Currah et al., 1997; Richardson & Currah ,1995; Otero et al., 2002). 

Una definición propuesta por Brundrett (2004) separa las asociaciones de micorrizas de otro tipo de asociaciones con hongo de las raíces, como aquellas relaciones que se observan con hongos endófitos. Según esta definición, las asociaciones con hongos endófitos difieren de micorrizas obligadas por: i) ausencia de una interfase

especializada (lugar donde se localizan las hifas), ii) ausencia de un desarrollo sincronizado planta-

hongo, y iii) la falta de beneficios de la planta por ausencia de transferencia de nutrientes, tres de

los principales rasgos que definen las micorrizas y relaciones mutualistas. No obstante, las plantas

pueden beneficiarse indirectamente de los hongos endófitos por i) Inducción de metabolitos de

defensa potenciales contra patógenos (Bayman et al., 1997; Gao et al., 2010), ii) Secreción de Fito-

hormonas aumentando las tasas de crecimiento, iii) Movilización de nutrientes para la planta

hospedera (Yuan et al., 2009; Ovando et al., 2005) y iv) Tolerancia al estrés (Brundrett, 2006;

Gamboa-Gaitán, 2006). 

Estudios recientes (Chen et al., 2011a, Chen et al., 2011b, Sing et al., 2011, Xing et al., 2011), muestran la gran diversidad de endófitos no formadores de micorriza asociados

a las raíces y parte aérea de las orquídeas. Ponen en manifiesto el papel que cumplen estos

hospederos en la protección de la planta frente a ataques de patógenos, ya sea por la síntesis de

metabolitos secundarios o por mejoras en la nutrición a través de la disponibilidad de los

nutrientes. Así mismo, ponen en evidencia, no solo los beneficios generados para las plantas, si no

también, el potencial que poseen estos organismos endófitos y su batería de enzimas y

metabolitos secundarios por ejemplo en la industria de los combustibles (Sing et al., 2011), y como

antibióticos (Xing et al., 2011).

Bayman & Otero (2006), presentan un compendio de las asociaciones que se presentan en esta

familia y los hongos reportados en las raíces de orquídeas, además de una revisión sobre aspectos

básicos de la asociación con endófitos. Sin embargo, deja al descubierto la carencia de conocimiento en las implicaciones que tiene estas asociaciones. Pone en discusión la necesidad de conocer más a fondo estas interacciones, la importancia del papel que cumple en la fisiología tanto de la planta hospedera como del endófito (Bayman et al., 1997) y su significancia funcional.

Así, un mejor entendimiento de las funciones de estos organismos en la naturaleza, puede  conducir a proporcionar tecnología para aspectos como: conservación de especies, cultivos competitivos y métodos amigables con el ambiente (Yuan et al., 2009). En las asociaciones de micorriza, propuesto por el botánico alemán Albert Bernand Frank en 1885 (Trappe, 2005), que se deriva de los vocablos griegos “mikes” que significa hongo y “rhiza” raíz, es una simbiosis mutualista que se establece entre ciertos hongos del suelo y las raíces de muchas plantas (Smith; Read, 1997), los organismos asociados pertenecen al reino Fungi (Basidiomycetes, Ascomycetes y Zygomicetes) y a la mayor parte de las plantas vasculares. Según Peterson; Massicotte (2004), estas asociaciones micorrízicas involucran interacciones entre los hongos, la planta y los factores del suelo. 

La función principal de esta asociación, en términos de desarrollo y crecimiento vegetal, es aumentar la superficie de absorción de la raíz de tal forma que esta absorba y asimile más agua y minerales respecto a una no micorrizada; el hongo obtiene de la planta compuestos orgánicos, un hábitat protegido y la capacidad de perpetuarse en el tiempo y en contraposición, las plantas a través de la micorriza favorece en particular la absorción de compuestos como H2PO4 - , NH4 + , Zn, Cu, entre otros, gracias a la elongación del micelio externo más allá de la zona de agotamiento de nutrientes alrededor de la raíz. En consecuencia, es una asociación biológica que favorece a las plantas en su nutrición mineral, balance hídrico y desarrollo (Smith & Read, 1997). Para objeto de este trabajo trataremos con más profundidad las relaciones que se presentan entre las orquídeas y el género-forma Rhizoctonia siendo este hongo el más reportado endófitos formadores de micorrizas en orquídeas. 

Micorriza orquidioide 

Se han aislado y cultivado in vitro hongos a partir de raíces de orquídeas adultas. Estos hongos pueden metabolizar un amplio rango de fuentes de carbono y producen enzimas hidrolíticas, incluyendo, protopectinasa y endopoligalacturonasa, celulasa y otras hidrolasas que rompen las macromoléculas, lo que posibilita el crecimiento del hongo como saprófito en suelos con desechos orgánicos o como parásito en diferentes especies vegetales (Rasmussen, 2002; Smith & Read, 1997; Salomes ;Barroso, 1983). Mucho de los hongos conocidos de la micorriza orquidioide, pertenecen a la clase Basidiomycetes y por lo general se ha reportado la asociación con el género-forma Rhizoctonia (Ceratobasidiales, Exidiales, Tulasnellales) (Shen et al., 1998; Warcup & Talbot, 1967, 1980; Otero et al., 2002, 2005, 2007; Valadares, 2009; Valadares et al., 2012). 

Para aislar Rhizoctonia se requiere de tejidos vegetales colonizados, ya que gracias a la metodología universalmente empleada (fracciones colonizadas por pelotones o porciones de raíces previamente desinfectadas, que se transfieren a medios de cultivo) se obtienen colonias en condiciones axénicas. Sin embargo hay hongos micorrízicos de orquídea que no son fácilmente cultivables y otros que no se han podido cultivar. (Otero et al., 2002, 2004; Porras-Alfaro & Bayman, 2007; Pereira et al., 2005; Zhu et al., 2008).

La Rhizoctonia 

Para la familia Orchidaceae el género-forma Rhizoctonia ha

sido reportada como el hongo formador de micorrizas, entre ellos se incluyen Rhizoctonia repens,

R. goodyera-repentis y R. solani. El género Rhizoctonia, comprende un grupo complejo y diverso

de más de 100 especies reportadas de hongos anamorfos pertenece al phylum Basidiomicota y la clase Basidiomicetes, se encuentran asociados con tres estados teleomorfos de la subdivisión

Basidiomycota (hongos con reproducción sexual) (Tabla 1). Tabla 1. Estados sexuales y asexuales

del hongo Rhizoctonia sp. Estado Teleomorfo (Sexual) Estado Anamorfo (Asexual) Thanatephorus

cucumeris Donk Rhizoctonia multinucleados Ceratobasidium sp. Rogers Rhizoctonia binucleados

Waitea sp. Warcup and Talbot R. zeae y R. Oryzae Fuente: Sneh et al., 1998. Rhizoctonia spp. en

algunos casos es un patógeno de distribución mundial que ocasiona pérdidas importantes en la

mayoría de las plantas anuales y perennes incluyendo casi todos los cultivos hortícolas que se

desarrollan dentro o sobre el suelo. Entre las enfermedades comúnmente causadas por este

patógeno está el llamado marchitamiento de las plántulas y la podredumbre de las raíces. En

contraste, para la familia Orchidaceae, Rhizoctonia sp. no se ha reportado como patógeno si no

como hongo endófito formador de micorriza (Warcup & Talbot, 1967, 1980; Shen et al., 1998;

Roberts, 1999). Las características de la ramificación, la anatomía de poro septal y el número de

núcleos por célula comúnmente son los criterios morfológicos disponibles para identificar al hongo

como Rhizoctonia sp. aislado a partir de pelotones de orquídeas. 

En condiciones ambientales adversas (baja disponibilidad de nutrientes, temperatura, etc.), el hongo produce ramilletes de células cortas, anchas de forma oval o triangular que se asemejan a esclerocios, las cuales funcionan como clamidosporas o estructuras de protección y son denominadas células monilioides. Sin embargo, el micelio generalmente no presenta caracteres diferenciales suficientes que permitan la identificación a nivel específico (Shen et al., 1998). La sistemática de Rhizoctonia sp. es difícil debido a la carencia de conidias y a que las estructuras de las etapas sexuales se encuentran raramente en el campo o bajo condiciones de laboratorio. Por lo tanto, los amplios criterios vegetativos para la identificación han dado lugar a taxonomía polifilética. Rhizoctonia se ha dividido en los géneros anamórficos Ceratorhiza, Epulorhiza y Moniliopsis, basado en caracteres tales como el número de núcleos de las hifas y la ultra estructura del septo doliporo (Shen et al., 1998). 

Más recientemente, Roberts (1999), reconoció algunos de los teleomorfos siguientes: Ceratobasidium (Ceratobasidiales, anamorfo Ceratorhiza); Thanatephorus (Ceratobasidiales, anamorfo Rhizoctonia); Tulasnella (anamorfo de Tulasnellales. Epulorhiza); Oliveonia (Exisidiales, anamorfo Oliveorhiza); y Serendipita (Exisidiales, anamorfo sin clasificar). Con el uso de métodos moleculares y filogenéticos se ha logrado abordar el estudio de los hongos de micorriza orquidioide utilizando el ADN del simbionte para su identificación como una aproximación en diversidad microbiana y en patrones de especificidad con el hospedero. Algunos de estas metodologías se basan en la utilización de primers universales para hongos como las secuencias intergénicas de trascripción (ITS) (Otero et al., 2002, 2004, 2007, 2011; Shan et al., 2002; Pereira et al., 2005; Bougoure et al., 2005; Porras-Alfaro & Bayman, 2007). 

Además de la identificación, la utilización de marcadores moleculares como RAPDS (Random Amplified Polymorphic DNA - DNA polimórfico amplificado al azar) y CAPS (Cleaved Amplified Polymorphic Sequence - Secuencias Polimórficas Amplificadas y Cortadas) permiten aproximaciones a la filogenia de los aislamientos de Rhizoctonia obtenidos a partir de diferentes especies de orquídeas (Taylor & Bruns, 1999; Otero et al., 2002; Girlanda et al., 2006; Rasmussen, 2002). 

Por otra parte, estudios han reconocido aislamiento de Rhizoctonia binucleada (BNR) no patogénica e hipovirulenta mayormente del suelo, como efectivos biocontroladores de hongos patógenos del ecosistema tales como Rhizoctonia sp., Fusarium sp., Phytophthora sp. y Pythium sp., donde el mecanismo de acción que se propone se relaciona con la resistencia sistémica inducida (Sneh et al., 1998; González et al., 2006; Mosquera-Espinosa, 2010). Mosquera-Espinosa (2010), muestra por primera vez el uso de aislamientos de Rhizoctonia binucleada (Ceratobasidium) obtenidas a partir de orquídeas como un posible biocontrolador de R. solani patógeno de arroz como alternativa promisoria en estrategias de biocontrol dentro de un programa de manejo integrado.

Formación y transferencia de nutrientes 

Los pelotones intracelulares tienen un periodo de vida limitado en la interacción de la micorriza, estudios en microscopia electrónica han revelado que durante la lisis (algunas veces llamada digestión) la hifa se convierte en una estructura desorganizada y sus paredes empiezan a adelgazarse. En el estado final las paredes del hongo forman una masa irregular (Figura 1) (Harley & Williamson, 1972). 

Durante este proceso las células de la planta se mantienen vivas y activas y pueden ser recolonizadas por hifas que aparentemente sobrevivieron a los procesos de lisis o son colonizadas de nuevo por hifas de células adyacentes (Breddy, 1991). En consecuencia de la colonización, lisis y la transferencia de nutrientes, se produce el crecimiento de la planta (Arditti, 1992; Smith & Read, 1997). Las raíces de especies terrestres están por lo general muy colonizadas (Rasmussen, 2002; Smith; Read, 1997; Batty et al., 2002), mientras que en orquídeas epifitas llegan a estar colonizadas sólo después de entrar en contacto con el sustrato. Esto sugiere que el hongo no se transmite verticalmente en el material vegetal y que es necesaria su inoculación para el establecimiento de la simbiosis.