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sábado, 18 de agosto de 2018

Hongos endofíticos, los guardaespaldas de las plantas

El margallo o vallico (Lolium multiflorum) es una de las gramíneas más estudiadas que hospedan hongos endófitos.

Cada vez estamos más seguros de que las vidas de las plantas y los hongos están inextricablemente unidas y probablemente lo hayan estado desde que aparecieron los primeros organismos terrestres. Todo el mundo sabe que existen relaciones patogénicas, como las de royas o los mildius, o beneficiosas como las micorrizas, algunas de las cuales he comentado en este blog (1, 2, 3, 4). Hay otro tipo de relación que estamos empezando a apreciar plenamente es la de las plantas y los hongos endofíticos, es decir, que viven dentro de los tejidos de las plantas.
Los hongos endofíticos se han descubierto en muchos tipos diferentes de plantas, aunque, por la facilidad de su manejo en el laboratorio y su rápido crecimiento, en la investigación  se estudien mejor en gramíneas. Cuanto más nos acercamos a estas relaciones simbióticas, más compleja se vuelve la imagen que se obtiene de la relación. Hay muchas maneras mediante las cuales las plantas pueden beneficiarse de la presencia de estos hongos en sus tejidos, y algunas de ellas incluso almacenan sus semillas con hongos, lo que parece dar a sus descendientes una mejor oportunidad de germinar y crecer.
Para empezar, los beneficios para los hongos son bastante sencillos. Consiguen un lugar relativamente seguro para vivir dentro de los tejidos de una planta. También obtienen acceso a todos los carbohidratos que las plantas producen a través de la fotosíntesis. Esto no es diferente a lo que ocurre con las micorrizas. Pero, ¿y las plantas? ¿Qué podrían ganar dejando que los hongos vivan dentro o alrededor de sus células?
Un beneficio sorprendente que los hongos endofíticos ofrecen a las plantas es la protección. Los hongos son famosos por los cócteles químicos que producen, muchos de los cuales pueden ser tóxicos o letales para los animales, como ocurre con las archiconocidas setas venenosas. Los beneficios varían de una planta a otra y de un hongos a otro, pero el efecto general es básicamente el mismo. Los herbívoros que se alimentan de plantas como las gramíneas que han sido infectadas con hongos endófitos aprenden a dejarlas de lado, porque los hongos hacen que la planta sea desagradable o francamente tóxica.
Los filamentos negros son el micelio del hongo endofítico Neotyphodium coenophialum. Foto
No solo los grandes herbívoros dejan de consumirlas, porque la evidencia ha demostrado que los insectos también se ven afectados. Incluso hay alguna evidencia que sugiere que estos compuestos anti-herbívoros podrían ejercer su influencia más arriba en la cadena alimenticia. Generalmente se necesitan muchas toxinas para derribar a un gran herbívoro, pero algunas de estas toxinas tienen el potencial de acumularse en los tejidos de algunos herbívoros y, por lo tanto, pueden influir en su atractivo para los depredadores. Algunos investigadores han planteado la hipótesis de que las toxinas fúngicas endofíticas pueden hacer que los herbívoros sean más susceptibles a los depredadores (1). Quizás las toxinas hacen que los herbívoros sean menos precavidos frente a los predadores o hacen que sean más lentos, lo que los convierte en objetivos más seguros de cazar. Hasta el momento, esto es una mera hipótesis, que necesita de mucha investigación antes de que pueda convertirse en teoría.
Otro ejemplo sorprendente se refiere a los parasitoides, como las avispas que ponen sus huevos en otros insectos. Los investigadores encontraron que las avispas parasitoides hembras pueden discriminar entre pulgones (áfidos) que se han estado alimentando de plantas con hongos endofíticos y aquellos que no los contienen (2). Las larvas de avispa se desarrollaron más lentamente y tuvieron una vida más corta cuando se criaron en áfidos que se han alimentado de plantas de hongos endófitos. Por tanto, la distribución de plantas con simbiontes endofíticos puede tener graves ramificaciones para la abundancia de parasitoides en cualquier hábitat.
Otro beneficio que los hongos endofíticos ofrecen a las plantas es el aumento de la fotosíntesis (3). Sorprendentemente, algunas gramíneas parecen fotosintetizar mejor cuando hay hongos endofíticos en sus tejidos que las plantas que carecen de ellos. Hay muchos mecanismos para que esto funcione, pero, para simplificar la cuestión, parece que al producir compuestos de defensa, los hongos endofíticos permiten a la planta redistribuir sus procesos metabólicos hacia la fotosíntesis y el crecimiento. A cambio, las plantas producen más carbohidratos que alimentan a los hongos que viven en sus tejidos.
Uno de los aspectos más notables sobre la relación entre los hongos endofíticos y las plantas es que estas pueden transmitir estos hongos a su descendencia. Los hongos pueden infectar los tejidos de las semillas de las plantas hospedadoras y, por lo tanto, pueden transportarse con las semillas a donde quiera que vayan. A medida que crecen las plántulas, también lo hacen los hongos. Algunas evidencias sugieren que esto le confiere a las plantas infectadas una ventaja sobre sus competidoras (4).
Otros estudios han demostrado que puede que no sean los hongos dentro de las semillas los que establezcan una gran diferencia, sino los hongos presentes en los tejidos en descomposición de las plantas que crecen a su alrededor. Se ha demostrado que los hongos endófitos producen compuestos alelopáticos que envenenan a las plantas vecinas. Las parcelas de cultivo experimental que recibieron mantos de hojarasca que contenían hongos endofíticos produjeron menos plantas, pero estas plantas crecieron más grandes que las que crecían en parcelas sin mantos de hongos endófitos (4). Una vez más, esto tiene ramificaciones potencialmente grandes para la diversidad y la abundancia de especies de plantas que viven en un área determinada.
Estamos comenzando a comprender el papel de los hongos endofíticos en la vida de las plantas y las comunidades que estas componen. Hasta ahora, parece que los hongos endofíticos tienen impactos potencialmente grandes en los ecosistemas de todo el mundo. No hace falta decir que se necesita investigar más en este campo. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

Bibliografía citada
(1) Saari,  S. et al. 2010. Fungal-Mediated Multitrophic Interactions-Do Grass Endophytes in Diet Protect Voles from Predators? PLoS ONE 5(3): e9845. doi:10.1371/journal.pone.0009845
(2) Härri, S. et al. 2008. Fungal endosymbionts of plants reduce lifespan of an aphid secondary parasitoid and influence host selection. Proc Biol Sci. 275(1651): 2627–2632. doi:  10.1098/rspb.2008.0594
(3) Rozpądek , P. et al. 2015. The fungal endophyte Epichloë typhina improves photosynthesis efficiency of its host orchard grass (Dactylis glomerata). Planta 242 (4): 1025–1035. doi.org/10.1007/s00425-015-2337-x
(4) Omacini M. et al. 2009. A fungal endosymbiont affects host plant recruitment through seed and litter‐mediated mechanisms. Functional Ecology  23 (6): Pages 1148-1156. doi.org/10.1111/j.1365-2435.2009.01582.x