Identificación de hongos asociados a la madera de Nothofagus dombeyi y N. pumilio y su bioprospección como agentes útiles en la promoción del crecimiento vegetal y la generación de biocombustibles

Abstract

Los hongos tienen un papel importante frente a los grandes retos globales de desarrollo sustentable, siendo herramientas potenciales para mejorar la eficiencia de los recursos, en la biodegradación de residuos, en la promoción y protección de cultivos agrícolas y como fuente de sustitutos renovables para los productos de los recursos fósiles. Existe un grupo importante de hongos que presentan efectos antagónicos con otros microorganismos y esta acción puede ser aprovechada para controlar biológicamente a patógenos y plagas. Mientras que otros tienen la capacidad de acumular cantidades significativas de lípidos, principalmente triglicéridos, lo que los agrupa dentro de los microorganismos oleaginosos. También, hongos asociados a la madera, incluyendo fitopatógenos, son conocidos por su capacidad para sintetizar enzimas relacionadas con la degradación vegetal, incluyendo proteínas hidrolíticas como lipasas. Las numerosas aplicaciones industriales de estos organismos y su metabolismo en el control de enfermedades, biocombustibles, aditivos alimentarios en la modificación del sabor, síntesis de ésteres con una importante actividad antioxidante, hidrólisis de grasas para la fabricación de detergentes, tratamiento de aguas residuales, etc. han estimulado el interés en el aislamiento y caracterización de hongos de diferentes ambientes. En este contexto, los bosques andino patagónicos constituyen una de las últimas reservas mundiales de bosques templados con poca alteración antrópica y valiosa biodiversidad, con gran potencial como fuente de nuevos organismos para desarrollos biotecnológicos. En este marco, el objetivo general de este trabajo fue analizar los hongos habitantes de los bosques andino patagónicos y algunos de sus roles relacionados con el crecimiento vegetal y la producción de lipasas y la síntesis de lípidos. Los objetivos específicos se desarrollaron en 3 ejes principales: 1) Aislar e identificar taxonómicamente hongos asociados a la madera de Nothofagus dombeyi y evaluar la capacidad de aislamientos seleccionados para inhibir agentes patógenos específicos como Huntiella decorticans, promover la actividad biológica de N. dombeyi e inferir los mecanismos fúngicos involucrados en ensayos bajo condiciones controladas. 2) Identificar morfológica y molecularmente aislamientos del género Umbelopsis y evaluar su capacidad de sintetizar enzimas y/o compuestos relacionados con el metabolismo lipídico. 3) Analizar la actividad lipasa de cepas del género Ophiostoma asociadas a especies forestales del bosque andino patagónico y evaluar su capacidad para transformar compuestos extraíbles de la madera de Nothofagus.En el primer objetivo específico, se aislaron e identificaron hongos presentes en el vástago de plantines de N. dombeyi bajo 4 diferentes condiciones: a) con deficiencia de riego (bajo contenido de humedad del suelo), b) con inoculación del patógeno H. decorticans, c) con deficiencia de riego e inoculado con el patógeno, y d) tratamiento control en condiciones normales (sin limitación de agua y sin patógeno). Se obtuvieron 92 aislamientos, de los cuales 86 pudieron ser identificados a través de su morfología y por el análisis molecular. El 93 % correspondió a representantes del grupo de Ascomycota, 5% a representantes de Basidiomycota y el 2% restante a Mucoromycota, específicamente Umbelopsis vinacea. Sin embargo, no se pudo definir una relación entre la frecuencia y el rol ecológico de los hongos aislados y los estreses impuestos en el ensayo, siendo la morfología de las plantas influenciada por el efecto de los tratamientos y no por la diversidad de hongos presentes en cada uno de los tratamientos. Posteriormente se enfrentaron in vitro estos aislamientos contra H. decorticans resultando aislamientos de las especies Alternaria alternata, Fusarium oxysporum, F. redolens y Pestalotiopsis biciliata inhibidores del crecimiento de este patógeno. Además, se evaluó la capacidad de crecimiento de estos aislamientos en medios con potencial osmótico desfavorable. Los aislamientos de H. decorticans y P. biciliata fueron los más afectados, mientras que los aislamientos de las especies F. oxysporum y F. redolens resultaron más resistentes. Por otro lado, en ensayos de inhibición de crecimiento de H. decorticans en sobrenadantes de cultivo de los aislamientos seleccionados se observó una inhibición significativa del crecimiento del patógeno con el sobrenadante de P. biciliata. Con respecto a las actividades del objetivo 2, se analizó la actividad metabólica de aislamientos de los bosques andino patagónicos pertenecientes al género Umbelopsis para la síntesis de lípidos y de la actividad lipasa. Los resultados mostraron que los aislamientos pertenecientes al complejo Umbelopsis ramanniana, particularmente CIEFAPcc 686 y LPSc 521, tienen un comportamiento diferencial en términos de sintetizar enzimas con actividad lipolítica. Dado que LPSc 521 fue aislado de Tierra del Fuego, la región más fría de Argentina, su incapacidad para sintetizar lipasas en Tween 20 y su capacidad para producir bajos niveles de lípidos saturados pueden estar relacionadas con la temperatura a la que crece el hongo en su hábitat natural, y también la actividad de sus enzimas. El objetivo 3 de análisis de la actividad lipolítica extracelular de aislamientos patagónicos del género Ophiostoma involucró actividades de screening de actividad en medio sólido, con Tween 20 y Tween 80 como sustratos, y en medio líquido, detectando la actividad espetrofotométricamente utilizando dos sustratos: 1,2-O-dilauril-racglicerol-3-glutárico-(6’-metilresorufina)-éster, utilizado en laboratorios clínicos para detectar la actividad de lipasa pancreática, y p-nitrofenilpalmitato ampliamente utilizado para detectar actividad en ensayos biológicos en general. Se demostró el potencial de aislamientos nativos de la Patagonia, como Ophiostoma grandicarpum, O. nothofagi y O. patagonicum, como productores de estas enzimas, junto con O. piliferum que es cosmopolita y ampliamente utilizado en la industria como productor de este tipo de enzimas. En términos de estabilidad enzimática, se observó que las lipasas de los aislamientos estudiados son más estables a temperaturas más bajas, lo cual es una característica importante para su aplicación industrial en condiciones variadas. Finalmente, el análisis de los extractivos de la madera reveló cambios en la composición de ácidos grasos, sugiriendo la capacidad de las lipasas de Ophiostoma para degradar lípidos presentes en la madera de Nothofagus. Este estudio demuestra el potencial biotecnológico de los hongos de los bosques andino patagónicos en diversas aplicaciones, como el control biológico de patógenos, la síntesis de lípidos y la producción de enzimas lipolíticas. Los resultados obtenidos destacan la capacidad de ciertos hongos, como Alternaria alternata, Fusarium oxysporum y Pestalotiopsis biciliata, para inhibir el crecimiento de Huntiella decorticans, un patógeno forestal endémico de los bosques andino patagónicos. Además, los aislamientos LPSc de Umbelopsis ramanniana y CIEFAPcc 475 de Ophiostoma piliferum mostraron ser prometedores en la síntesis de lípidos y en la producción de lipasas respectivamente. La estabilidad de estas enzimas a bajas temperaturas es particularmente relevante para procesos industriales en condiciones controladas, lo que refuerza el interés por seguir investigando los hongos nativos de estos ecosistemas únicos para futuras aplicaciones biotecnológicas y de sostenibilidad ambiental.