¿Sabías que existen casi 28,500 especies de orquídeas en todo el mundo? ¿Y sabías que las orquídeas dependen de su simbiótica hongos micorrízicos para la nutrición? Esta increíble diversidad de plantas anfitrionas y sus socios simbióticos plantea muchas preguntas sobre su coevolución y dependencia mutua.

Científicos australianos se unieron para explorar la distribución y co-ocurrencias de más de 500 muestras de hongos micorrízicos (pertenecientes a la Ceratobasidio género) aislado de 111 especies de orquídeas australianas. Estos hongos estaban dispersos por todo el continente, asociados con especies particulares de orquídeas, pero también se podían encontrar donde sus plantas hospedantes no crecían.

El investigador principal es Marc Freestone, estudiante de doctorado en la Universidad Nacional de Australia en Grupo de investigación de la Dra. Celeste Linde. Freestone es un experto en orquídeas al que le apasiona salvar las orquídeas puerro en peligro de extinción en Australia mediante la comprensión de las relaciones hongos-plantas.

Dos orquídeas australianas pertenecientes a la pterostylis y sarcoquilo géneros Fuente: Canva

Entre 2007 y 2016, los investigadores aislaron 217 cepas de hongos micorrízicos pertenecientes a la Ceratobasidio género de 70 especies de orquídeas de 74 sitios en el sur de Australia. Los científicos secuenciaron el ADN de los aislamientos y agregaron 311 secuencias anteriores de 55 especies de orquídeas a sus análisis taxonómicos.

Si bien los datos mencionados anteriormente provinieron del aislamiento directo de hongos micorrízicos de las orquídeas, Freestone y sus colegas también querían verificar la presencia de estos hongos en muestras de suelo. El Microbioma australiano El proyecto es una base de datos de acceso público de la diversidad microbiana en todo el continente, que incluye muestras de suelo de 902 ubicaciones. Estas muestras fueron analizadas para detectar la presencia de Ceratobasidio especies.

Basándose en la distribución de los hongos micorrízicos, los investigadores utilizaron un modelo de distribución de especies para investigar si 35 variables ambientales (p. ej., temperatura, lluvia, humedad del suelo) podrían explicar la distribución de algunos hongos en todo el continente.

Para verificar dos veces si estos hongos micorrízicos ayudan a la germinación de las orquídeas, Freestone y sus colegas establecieron pruebas de germinación para 89 aislamientos y utilizaron datos de germinación anteriores para otras cepas.

Distribución de UTO fúngicas y Ceratobasidium papillatum. Fuente: Piedra de sillería et al. 2021.

Los hongos micorrízicos formaron 23 grupos (llamados Unidades Taxonómicas Operativas; OTU) en función de su diversidad genética. Los botánicos encontraron estos grupos asociados con especies particulares de orquídeas y nueve grupos tanto en el este como en el oeste de Australia. Según los ensayos de germinación, se confirmó que 16 de los 17 grupos eran micorrízicos.

El modelo de distribución de especies mostró que el índice medio de humedad del suelo y la precipitación explicaban la presencia de hongos y destacaban dónde se podían encontrar diferentes grupos en Australia.

Los modelos de distribución de dos grupos de hongos micorrízicos (C y O) estiman la presencia de especies en Australia en función de las condiciones ambientales. Los puntos rojos indican la presencia de hongos en las muestras de suelo, mientras que los puntos blancos indican la ubicación de las orquídeas. Fuente: Freestone y otros, 2021

Al considerar dónde se podrían encontrar los hongos y su huésped, los científicos descubrieron que los hongos a menudo se encontraban en lugares donde no estaban las orquídeas.

“La presencia de más de la mitad de nuestras OTU en un proyecto de secuenciación de suelos en todo el continente sugiere que el Ceratobasidio los hongos identificados en este estudio no están limitados en su distribución por las orquídeas que los hospedan”, escribieron Freestone y sus colegas.

El hecho de que la mayoría de los grupos de hongos estuvieran asociados con especies específicas de orquídeas es un signo de coevolución. Por ejemplo, el grupo de hongos, OTU C, asociado exclusivamente con tres especies de orquídeas subterráneas, Rhizanthella, mientras que el grupo OTU O se asoció con pterostylis especies de orquídeas. A pesar de sus asociaciones, los hongos tenían distribuciones más amplias que las de sus socios.

“[L]a distribución de OTU O se extiende mucho más allá del rango ocupado por sus orquídeas anfitrionas, hacia partes interiores generalmente más áridas del continente y hacia el norte de Australia, donde no se encuentran sus orquídeas anfitrionas”, explicaron los investigadores.

Si bien Freestone y sus colegas solo tenían suficientes datos de ocurrencia para modelar la distribución de dos grupos de hongos, los estudios futuros podrían estimar la distribución de otros hongos micorrízicos. Los investigadores también encontraron algunas especies de hongos interesantes que causan enfermedades en las plantas. Por ejemplo, el grupo de hongos OTU S es débilmente patógeno en plántulas de fresa.

“[N]os confirmamos que Ceratobasidio Los OMF [hongos micorrízicos de orquídeas] detectados en orquídeas están estrechamente relacionados con taxones patógenos [causantes de enfermedades], y existen algunas aplicaciones potenciales tentadoras para una mejor comprensión de los mecanismos por los cuales las orquídeas aprovechan estos hongos casi patógenos para su beneficio”.

La investigación anterior se centró en una sola especie de orquídea o hongo micorriza, pero este estudio allana el camino para que futuros estudios comprendan mejor las relaciones orquídea-hongo.