Microdochium Bolleyi (Ascomycota: Xylariales): Physiological characterization and structural features of its association with wheat

Abstract

Plant roots can be colonized by asymptomatic fungal strains belonging to several taxa, among them, the group defined as Dark Septate Endophytes (DSE). Microdochium bolleyi commonly colonizes wheat roots and other crops. It is considered a weak pathogen or even a non-pathogenic fungal species, which has also been considered as a potential biocontrol agent against aggressive soil-borne pathogens in cereal crops. We isolated a strain of M. bolleyi from wheat roots sampled in a crop feld in Argentina, and characterized its abilities to grow in different carbon and nitrogen sources, to produce indole and to solubilize phosphorus; also several enzymatic activities were evaluated. In addition, resynthesis was performed under controlled conditions in order to characterize root fungal colonization under both, optical and transmission microscopy. The strain 22-1 colonized wheat root parenchymal tissue, forming chlamysdospores inside parenchymal cells and root hairs, and poorly grew in carbon and nitrogen sources. This fungus also synthesized indoles in in vitro culture, but it cannot solubilize phosphorus. Only amylase activity was detected out of seven enzymatic activity measured. Microdochium bolleyi (strain 22-1) colonized the roots, it formed typical DSE fungal structures and behaved like a "true endophyte"; however further studies are necessary to elucidate its role in the association with wheat.

Translated abstract

Microdochium bolleyi (Ascomycota: Xylariales): Caracterización fsiológica y caracteres estructurales de su asociación con trigo. Las raíces de las plantas hospedan una gran diversidad de hongos, entre ellos, se encuentran los Endoftos Septados Oscuros (ESO). Microdochium bolleyi coloniza las raíces de trigo y otros cereales, aunque algunos autores lo han considerado un patógeno débil, otros han demostrado su acción biocontroladora contra patógenos agresivos del suelo. En el presente trabajo, se aisló una cepa de M. bolleyi (22-1) de raíces de trigo. Esta cepa fue metabólicamente caracterizada y se realizó un ensayo de resíntesis bajo condiciones controladas con el fin de caracterizar la colonización del hongo en la raíz bajo microscopía óptica y de transmisión. Su crecimiento fue escaso en las fuentes de carbono y nitrógeno evaluadas, sintetizó indoles en cultivo in vitro, pero no mostró habilidades para solubilizar el fósforo, por último, solo se detectó actividad amilasa. La cepa 22-1 coloniza la corteza radicular del trigo, formando clamidosporas melanizadas inter e intracelularmente y en el interior de los pelos radiculares. Microdochium bolleyi (cepa 22-1) coloniza la raíz de trigo formando las típicas estructuras de los ESO y comportándose como un "verdadero endófto", sin embargo, se necesitan más estudios para terminar de dilucidar su papel en la asociación con el trigo.