Efecto de la inducción del crecimiento de plantas durante la interacción en contacto y a distancia con los hongos benéficos Trichoderma spp. y Metarhizium anisopliae

Abstract

"Comprender las interacciones entre plantas y microorganismos benéficos es fundamental para la gestión sustentable de la agricultura. En esta tesis, nos enfocamos a estudiar los efectos que ejercen el hongo micoparasitico Trichoderma y el entomopatógeno Metarhizium en crecimiento de plantas. En el primer capítulo se avaluó el efecto que ejercen T. virens y T. atroviride sobre el crecimiento de la planta modelo Arabidopsis thaliana. Para ello se realizaron interacciones en contacto físico y a distancia bajo condiciones in vitro. Nuestros datos muestran que Trichoderma spp. promueve el crecimiento y desarrollo de la parte aérea y de las raíces, generando una mayor biomasa particularmente sin contacto físico. Además se encontró que Trichoderma es capaz de modular una respuesta dependiente de auxinas en Arabidopsis, la cual fue revelada a través de la línea reportera DR5:uidA y la mutante rhd6 en Arabidopsis. La identificación de los compuestos orgánicos volátiles emitidos en la interacción Arabidopsis-Trichoderma sin contacto físico reveló que se producen principalmente sesquiterpenos. Durante la interacción sin contacto entre Arabidopsis-Trichoderma a bajas temperaturas (12 ºC) observamos que Trichoderma mitiga el efecto negativo de la temperatura. Además, encontramos que Trichoderma es capaz de regular la expresión del gen AtERD14 en Arabidopsis bajo esta condición de estrés. En el segundo capítulo, se evaluó el efecto ejercido por tres cepas de M. anisopliae sobre A. thaliana en interacciones en contacto directo y a distancia. Nuestros resultados revelaron que las tres cepas de Metarhizium evaluadas potencian el crecimiento en Arabidopsis, principalmente durante las interacciones a distancia; además encontramos que Metarhizium incrementa el contenido de clorofila a en Arabidopsis en ambas condiciones de interacción. El análisis de compuestos orgánicos volátiles durante la interacción Metarhizium-Arabidopsis sin contacto físico mostró que principalmente se emiten β-cariofileno y O-cimeno. Finalmente se evaluó el co-cultivo de M. anisopliae con plantas de Arabidopsis, tomate y maíz cultivadas en macetas, en donde observamos que las tres cepas de Metarhizium evaluadas aumentaron la biomasa de Arabidopsis, tomate y maíz. Este estudio aporta evidencia sobre el efecto positivo ejercido por Trichoderma spp. y M. anisopliae sobre el crecimiento de plantas, así como el potencial de los compuestos orgánicos volátiles emitidos por estos hongos sobre el crecimiento vegetal."

"Understand the interactions between plants and beneficial microorganisms are essential for the sustainable management of agriculture. In the present study, we examined the effects exerted by the mycoparasitic fungus Trichoderma and the entomopathogen Metarhizium on plant growth. In the first chapter, the effect exerted by T. virens and T. atroviride on Arabidopsis thaliana plant growth was evaluated. For this, physical and split interactions were carried out under in vitro conditions. Our data show that Trichoderma spp. promotes the growth and development of shoots and roots of Arabidopsis, particularly without physical contact. Also, we found that Trichoderma triggers an auxin-dependent response in Arabidopsis, which was revealed through the DR5:uidA reporter line and rhd6 mutant of Arabidopsis. Volatile organic compounds identification revealed that during Arabidopsis-Trichoderma interaction without physical contact sesquiterpenes are mainly produced. During Arabidopsis-Trichoderma interaction without physical contact at low temperatures (12oC), we observed that Trichoderma mitigates the negative effect of cold stress on Arabidopsis. Furthermore, we found that Trichoderma induced the expression of a cold-related gene (AtERD14) in Arabidopsis under this stress condition. In the second chapter, under in vitro assays we evaluated the effect exerted by three M. anisopliae strains on A. thaliana plant growth through physical and split interactions. Our results revealed that three Metarhizium strains evaluated promote Arabidopsis growth, mainly during split interactions. Also, we found that Metarhizium increases the chlorophyll a content in Arabidopsis in both interaction conditions. The analysis of volatile organic compounds revealed that β-caryophyllene and O-cymene were emitted during Arabidopsis-M. anisopliae interactions. Finally, the co-cultivation of M. anisopliae with Arabidopsis, tomato, and maize plants grown in pots was assessed. We observed that the three Metarhizium strains increased the biomass of Arabidopsis, tomato, and maize plants. This study provides evidence of positive effect exerted by Trichoderma spp. and M. anisopliae on plant growth, as well as the potential of volatile organic compounds emitted by these fungi on plant growth. "