Ectomicorrizas de florestas multidiversas

Abstract

As ectomicorrizas (ECMs) são associações mutualísticas entre fungos e plantas, sendo encontradas em região temperada, boreal e tropical. As ECMs possuem funções ecossistêmicas extremamente relevantes como sequestro de carbono e formação da rede micelial comum. A evolução dessa associação é complexa. Os fungos ectomicorrízicos surgiram há 200 milhões de anos. Ao longo do tempo, o status ectomicorrízico surgiu 80 vezes ou mais de forma convergente a partir do status saprotrófico. Esta dissertação está dividida em dois capítulos. O primeiro tem como objetivo realizar uma revisão da literatura para discutir dados recentes que indicam que as ECMs estão presentes em regiões com alta diversidade de plantas. Discutiremos a possibilidade do aparecimento das ECMs em florestas multidiversas, focando nas suas particularidades e nas possíveis vantagens de se manter esse tipo de associação. O segundo capítulo trata de tentativas feitas em laboratório de isolar fungos potencialmente ectomicorrízicos nativos de florestas multidiversas. Ambientes tropicais foram locais de origem de importantes linhagens de fungos ectomicorrízicos como /amanita, /clavulina e /inocybe. Atualmente, as ECMs podem ser encontradas em região tropical e temperada. Apesar disso, pouco se sabe sobre as associações ectomicorrízicas em região tropical trazendo a necessidade de mais estudos nessas áreas. As ECMs de regiões tropicais podem ter importância fundamental nos ecossistemas e, futuramente, poderiam ser usadas para a restauração de ecossistemas. Algumas ectomicorrizas tropicais possuem um manto bem desenvolvido, mas não apresentam a rede de Hartig. Essa característica pode ser um sinal de que essa associação pode não estar tão estabelecida como as ectomicorrizas tradicionais. A formação da rede de Hartig envolve mecanismos muito específicos como as Mycorrhiza-induced Small-Secreted Proteins (MiSSPs). A falta das MiSSPs prejudica muito a formação da rede de Hartig, mas isso parece não interferir muito na formação do manto. Mesmo sabendo da importância da rede de Hartig, descobriu-se que ela não é necessária para a troca de nutrientes, embora aumente a eficiência do processo. Para formar o manto, o fungo ectomicorrízico utiliza mecanismos que aparentam serem menos específicos e que podem ser encontrados em fungos saprotróficos tendo outras funções. Significativas variações ambientais, como falta de carbono no solo, podem influenciar o fungo saprotrófico a se comportar de forma diferente, possibilitando a formação de estruturas micorrízicas mais simples, como o manto. Além disso, um ambiente com alta diversidade de plantas pode ser propício para o surgimento de novas associações. Nesses ambientes, o fungo tem menores chances de encontrar parceiros específicos, favorecendo um comportamento generalista comparado a regiões com poucas espécies de árvores. Essas características ambientais são encontradas em florestas multidiversas da região tropical, o que pode ser evidência de como algumas linhagens de fungos ectomicorrízicos podem emergir e serem mantidas atualmente na região tropical. As tentativas abordadas no capítulo 2 ainda estão em andamento e, até agora, não foi possível isolar os basidiomicetos que provavelmente formam ectomicorrizas.

Abstract: Ectomycorrhizae (ECMs) are mutualistic associations between plants and fungi that promote nutrient exchange between both partners. Other functions of ECMs include plant stress resistance and carbon sequestration. The main ectomycorrhizal anatomical characteristics are the extraradicular mycelium, the mantle covering the root and the Hartig net between cortical cells. This dissertation is divided in two chapters. The first one is a review aiming to discuss the peculiarities of ECMs from multidiverse forests, whether they could relate to classical ECMs and what would be the advantages of such association. The second one reports our attempts to isolate potentially ectomycorrhizal fungi. The ectomycorrhizal status evolved independently 80 times or more from saprotrophic fungi. Important fungi lineages emerged in formerly tropical environments, such as /amanita, /clavulina and /inocybe. Currently, ectomycorrhizal association can be found in tropical and temperate regions. However, in the tropical region, little is known about ectomycorrhizal association mainly due to lack of studies. Some ECMs from tropical multidiverse forests show differences from the traditional ECMs. In ECMs from multidiverse forests, it is common that the Hartig net is absent or poorly developed. This feature may be a signal that this association may not be so established as traditional ectomycorrhizas. Hartig net formation involves very specific mechanisms such as Mycorrhiza-induced Small-Secreted Proteins (MiSSPs). With no MiSSPs production, the ectomycorrhizal fungi are unable to form a Hartig net, but the mantle remains mainly unaffected. Even knowing the importance of Hartig net, it seems that it is not essential to the exchange of nutrients but it enhances its efficiency. The mantle formation by ectomycorrhizal fungus is apparently governed by less specific mechanisms that can be found in saprotrophic fungi where they perform other functions. Large environmental variations, such as carbon scarcity in soil, may influence saprotrophic fungi to change their behavior enough to form simpler mycorrhizal structures, such as the mantle. Besides this, an environment with high plant diversity may be propitious for new associations to emerge. In these environments, the fungus has lower chances to find specific hosts, favoring a generalist behavior, when compared to regions with a few tree species. These environmental features are found in tropical region, which may be evidence of how some ectomycorrhizal fungi lineages emerged in tropical region and are currently being maintained. Regarding the second chapter, we are still attempting to isolate ECM-forming basidiomycetes from multidiverse forests.