In vitro ectomycorrhiza formation by monokaryotic and dikaryotic isolates of Pisolithus microcarpus in Eucalyptus grandis Formação de ectomicorrizas in vitro por isolados monocarióticos e dicarióticos de Pisolithus microcarpus em Eucalyptus grandis

The formation of ectomycorrhizas by monokaryotic and dikaryotic isolates of Pisolithus microcarpus (Cooke & Massee) G. Cunn. in Eucalyptus grandis W. Hill ex Maid. was studied by in vitro synthesis in Petri dishes. The formation of ectomycorrhizas was observed for all strains tested. Ectomycorrhizas formed by the monokaryotic strains presented a sheath of hyphae around the roots and a Hartig net limited to the epidermis layer, typical of the angiosperm ectomycorrhizas. Colonization rates, a measure of the number of ectomycorrhizas in relation to the total number of lateral root tips, varied from 23 to 62%. Some monokaryotic strains stimulated the formation of lateral roots, promoting increases of up to 109% above the control. The presence of some of the isolates in the in vitro synthesis medium stimulated the production of thicker lateral root tips. The dimensions of the lateral roots tips and ectomycorrhizas varied from one isolate to the next, indicating a variation in their capacity to provoke morphological changes in the host plant roots. The dikaryotic strain M5M11 presented higher values for lateral root yield, number of ectomycorrhizas, and colonization percentage than the corresponding monokaryotic strains, M5 and M11. This indicated the possibility of selecting compatible performing monokaryotic isolates for the yield of superior dikaryotic strains. The set of monokaryotic strains tested varied greatly in their ability to colonize E. grandis roots and cause secondary metabolism-related morphological changes in roots, providing a wealth of model systems for the study of genetic, physiological, and morphogenetic processes involved in Pisolithus-Eucalyptus ectomycorrhiza formation.<br>A formação de ectomicorrizas por isolados monocarióticos e dicarióticos de Pisolithus microcarpus (Cooke & Massee) G. Cunn. em Eucalyptus grandis W. Hill ex Maid. foi estudada usando-se o método de síntese in vitro em placas de Petri. A formação de ectomicorrizas foi observada para todas as linhagens testadas. Ectomicorrizas formadas pelas linhagens monocarióticas apresentaram manto de hifas circundando a raiz e rede de Hartig limitada à camada da epiderme, típica de ectomicorrizas de angiospermas. As percentagens de colonização, correspondendo ao número de ectomicorrizas em relação ao total de raízes laterais curtas, variaram de 23 a 62%. Algumas linhagens monocarióticas estimularam a formação de raízes laterais curtas, promovendo aumentos médios de 109% em comparação com o controle. A presença de alguns dos isolados no meio de síntese in vitro estimulou a produção de raízes laterais de maior diâmetro. As dimensões das raízes laterais e das ectomicorrizas variaram com o isolado inoculado, indicando variações dentro da população testada na capacidade de provocar mudanças morfológicas nas raízes da planta hospedeira. O dicário M5M11 apresentou maiores valores para produção de raízes laterais, número de ectomicorrizas e percentagem de colonização em comparação com os isolados monocarióticos correspondentes, M5 e M11, indicando a possibilidade de se selecionar isolados compatíveis eficientes para a produção de dicários superiores. O conjunto de isolados monocarióticos testado variou quanto à capacidade de colonização das raízes de E. grandis e de causar mudanças morfológicas nas raízes relacionadas ao metabolismo secundário, constituindo sistema-modelo para o estudo da genética, da fisiologia e dos processos morfogenéticos envolvidos na formação de ectomicorriza entre Pisolithus e Eucalyptus

Formação de ectomicorrizas por monocários e dicários de Pisolithus sp. e interações nutricionais em Eucalyptus grandis Formation of ectomycorrhizae by monokaryons and dikaryons of Pisolithus sp. and nutritional interactions in Eucalyptus grandis

A germinação de basidiósporos de Pisolithus spp. dá origem a monocários, caracterizados por possuírem um único núcleo haplóide por célula. No campo, o eucalipto associa-se a micélios dicarióticos de Pisolithus spp., não havendo relatos sobre a capacidade dos monocários em estabelecer a associação ectomicorrízica com a planta hospedeira nessas condições. Embora os monocários de Pisolithus sp. sejam capazes de formar a associação ectomicorrízica in vitro, nada se sabe sobre a capacidade dessas estirpes em promover a absorção de nutrientes e o crescimento do eucalipto. O objetivo deste trabalho foi estudar a formação de ectomicorrizas por isolados monocarióticos e dicarióticos de Pisolithus sp. em Eucalyptus grandis, sob condições de casa de vegetação, bem como investigar as relações entre o estabelecimento da associação e o crescimento e a absorção de P, Ca, Mg, K, Cu e Zn pelas plantas. Caracterizou-se, também, a produção de massa seca micelial e a absorção de nutrientes pelos isolados fúngicos in vitro. Os isolados monocarióticos e dicarióticos testados variaram na produção de massa seca micelial e na capacidade de absorção de nutrientes. Em geral, os monocários apresentaram maiores índices de eficiência de utilização de nutrientes do que os dicários. Todos os isolados monocarióticos e dicarióticos formaram ectomicorrizas típicas quando associados com E. grandis. A presença dos isolados fúngicos monocarióticos associados às raízes laterais resultou em aumento do diâmetro radial das células da epiderme radicular, característico das ectomicorrizas de eucalipto, indicando que os monocários, à semelhança dos dicários, são capazes de produzir reguladores de crescimento. As médias de percentagem de colonização das raízes pelos isolados monocarióticos e dicarióticos variaram de 12 a 76 %. A absorção de Ca, Mg e K foi estimulada de forma expressiva pela presença das ectomicorrizas, com aumentos de até 760 vezes, demonstrando a relevância dessa associação no suprimento desses macronutrientes, especialmente o Ca. Alguns isolados monocarióticos são tão eficientes quanto os dicários na colonização radicular e na absorção de nutrientes. A caracterização dos monocários de Pisolithus sp. é necessária para se estabelecer a seleção e o cruzamento dos isolados com características desejáveis, visando ao melhoramento genético e à maior eficiência da associação simbiótica. Este trabalho constitui o primeiro relato das interações nutricionais entre monocários de Pisolithus sp. e a planta hospedeira.<br>The germination of Pisolithus spp. basidiospores originates monokaryons, characterized by having a single haploid nucleus per cell. In the field, eucalypts are associated with dykaryons of Pisolithus spp., there being no reports on the capacity of monokaryons to establish the ectomycorrhizal association with the host plant under such conditions. Although Pisolithus spp. monokaryons have been shown to form ectomycorrhizas in vitro, there is no information on the ability of these strains to promote nutrient uptake and growth of eucalypts. The objective of this study was to investigate the formation of ectomycorrhizae by monokaryotic and dikaryotic isolates of Pisolithus sp. in Eucalyptus grandis under greenhouse conditions, and the relationships between the establishment of ectomycorrhizae and the host plant growth and uptake of P, Ca, Mg, K, Cu, and Zn. The fungal isolates were highly variable in dry mycelial mass production and in their ability to take up macro- and micronutrients. Generally, the nutrient use efficiency of monokaryons was higher than that of dikaryons. All tested monokaryotic and dikaryotic isolates were able to form typical ectomycorrhizae when associated with E. grandis. The presence of monokaryotic isolates associated with the lateral roots of E. grandis resulted in typical increases in the radial diameter of the root epidermal cells, characteristic of eucalypt ectomycorrhizae, indicating that monokaryons, similarly to dikaryons, are capable of producing growth regulator compounds. The mean root colonization percentage of the monokaryotic and dikaryotic isolates varied from 12 to 76 %. The Ca, K, and Mg uptake was highly stimulated by the presence of ectomycorrhizae, with up to 760-fold increases, suggesting that the association must play a significant role in supplying the host with these nutrients, especially Ca. Some monokaryotic isolates are as efficient as the dikaryons at promoting root colonization and nutrient uptake. The characterization of Pisolithus sp. monokaryons is a basic requirement for the selection and crossing of isolates with desirable traits, aiming at the genetic improvement of fungal strains and a higher efficiency of the ectomycorrhizal association. This is the first report on the nutritional interactions between Pisolithus sp. monokaryons and the host plant