Aquí hablaremos de los endófitos: qué son, qué tipo de relaciones tienen con las plantas y cuáles son algunos ejemplos conocidos.
Definición de endófito
Los endofitos son microorganismos -generalmente hongos y bacterias- que se encuentran en las hojas y/o raíces de las plantas huéspedes.
Estos organismos endofíticos pasan la mayor parte de su vida -si no toda- dentro de sus huéspedes, sin causar indicios visibles de enfermedad. La presencia de microorganismos endófitos en el tejido vegetal da lugar a un microbioma denominado endosfera.
Algunos endófitos son exclusivos de un tipo de tejido, mientras que otros pueden encontrarse en toda la planta. Las poblaciones de endófitos en las plantas varían mucho en función de factores como la especie huésped, la fase de desarrollo del huésped, la densidad de colonias y las condiciones ambientales.
Los endofitos aislados del café cultivado en Hawai, Puerto Rico, Colombia y México presentan patrones de colonización variables. Mientras que la mayoría de los endófitos se recuperaron de hojas en Hawai y Colombia, un mayor número se obtuvo de tejidos de la corona en Puerto Rico y México.
Sin embargo, en los cuatro lugares se recuperaron endofitos fúngicos en todas las plantas, incluidas las raíces, las bayas y los tallos de las hojas.
Hasta la fecha, se sabe que hay endófitos en unas 300.000 especies de plantas del planeta. Sin embargo, de las especies vegetales existentes, sólo se ha investigado la totalidad de su complemento endofítico en varias especies de gramíneas. Por tanto, hay muchas oportunidades de descubrir nuevos endófitos.
Relaciones entre plantas y endófitos
La relación entre las plantas y los endófitos puede ser comensal o mutualista:
Una relacióncomensal significa queel endófito se beneficia, mientras que la planta huésped sale ilesa.
Una relaciónmutualista significaque tanto el endófito como la planta huésped se benefician de la presencia del endófito.
Algunos de los beneficios de la relación planta-endófito son la tolerancia a la salinidad o al calor o la resistencia a las enfermedades, insectos y plagas de las plantas. También pueden mejorar la capacidad de la planta huésped para absorber nutrientes.
Los endofitos también pueden clasificarse en función de su relación con las plantas. Por ejemplo, los endofitos pueden ser obligados o facultativos:
Losendófitos obligados dependen del metabolismo de las plantas para sobrevivir. Se transportan a través de las plantas mediante las actividades de varios tipos de vectores o por transmisión vertical (transmisión de padres a hijos).
Los endófitosfacultativos existen fuera del organismo huésped en algún momento de su ciclo vital y suelen interactuar con plantas del suelo y la atmósfera circundantes del organismo huésped.
Hongos endofitos en las plantas
Los hongos que viven dentro de una planta huésped se llaman hongos endofíticos. La presencia de hongos endofíticos en las plantas depende de varios factores, como el huésped, el medio ambiente, la disponibilidad de nutrientes y la presencia de otros microorganismos.
Se cree que los hongos endofíticos pueden infectar las hojas de las plantas cuando las esporas transportadas por el aire entran en contacto con la superficie de una hoja. Si las condiciones ambientales permiten la penetración de las esporas, éstas son capaces de germinar y las hifas fúngicas (filamentos que permiten el flujo de nutrientes) pueden entrar en la planta a través de la cutícula para habitar en los espacios intercelulares de la hoja.
Con el tiempo, toda la hoja está habitada por diferentes endófitos.
Algunas gramíneas y otras plantas no leñosas se benefician de los hongos endófitos porque producen toxinas que disuaden a los herbívoros o aumentan la tolerancia de la planta huésped al calor, la sequía o los metales pesados.
La mayoría de los hongos endofíticos que se han identificado son ascomicetos, es decir, hongos que se reproducen sexualmente produciendo un ascus, un saco que contiene esporas.
Bacterias endofíticas en las plantas
Las bacterias que pueden encontrarse en los tejidos de una planta huésped se denominan bacterias endofíticas. Hay más de 200 géneros de 16 filos de bacterias endofíticas, la mayoría de los cuales pertenecen a los filos Proteobacteria, Actinobacteria y Firmicutes.
Las bacterias endofíticas se consideran un subtipo de bacterias rizosféricas, generalmente denominadas rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR), un tipo especializado de rizobacterias que pueden invadir su huésped vegetal. Estas bacterias viven dentro del tejido de la planta huésped, ya sea bajo tierra o en la superficie, e incluso en frutos, semillas y tubérculos, afectando al crecimiento y desarrollo de la planta.
Las rizobacterias son bacterias que habitan cerca de las raíces de las plantas o en la rizosfera, el suelo que rodea las raíces de las plantas.
El proceso de colonización suele comenzar con una interacción entre ambas en las raíces de las plantas: las bacterias endofíticas reconocen ciertos compuestos enlos exudados de las raíces y pueden permitir que la bacteria entre en la endosfera de la planta.
Los exudadosvegetales son fluidos liberados por las plantas a través de sus raíces.
Las bacterias endofíticas suelen entrar a través de las raíces de la planta, pero también pueden utilizar las partes aéreas como tallos, hojas y flores para entrar. Una vez dentro, las bacterias endofíticas pueden infectar sistemáticamente los tejidos vegetales cercanos .
Las bacterias endofíticas utilizan la endosfera de la planta como un nicho biológico protector único que les proporciona un hábitat estable y constante fuera de la influencia de las condiciones ambientales siempre cambiantes que podrían perjudicarlas. Además, la mayoría de las bacterias endofíticas tienen un ciclo vital bifásico en el que cambian entre el hábitat de la planta y el del suelo.
Ejemplos de asociaciones de endófitos
A continuación expondremos varios ejemplos de relaciones entre plantas y endófitos y cómo contribuyen los endófitos a la salud de las plantas.
Los hongos endófitos y el árbol del cacao
En 2003, Elizabeth Arnold y sus colegas de la Universidad de Arizona en Tucson investigaron si los endófitos fúngicos ayudan al árbol del cacao (Theobroma cacao).
Ten en cuenta que, en el cacao, los endófitos fúngicos tienden a colonizar las hojas después de la germinación , por lo que para el experimento se trataron las hojas de algunas plántulas de cacao con una combinación específica de endófitos fúngicos, mientras que otras no. A continuación, se inyectó a las plántulas una enfermedad virulenta, el protista Phytophthora.
Resultó que el patógeno destruía menos hojas en las plántulas con endófitos fúngicos que en las plántulas sin endófitos. Además, entre las hojas supervivientes, los patógenos causaron menos daños en la superficie de la hoja en las plántulas con endófitos que en las que no los tenían.
Arnold et al. concluyeron de este experimento que la presencia de endófitos parecía beneficiar a los árboles de cacao al reducir la mortalidad de las hojas y los daños causados por Phytophthora.
El hongo endofítico Fusarium culmorum y la hierba de las dunas americana
El estrecho de Puget, en el oeste de Washington, alberga la hierba de las dunas americana. Los científicos Rodríguez y Redman descubrieron que la colonización por Fusariumculmorum fomenta la tolerancia a la salen la hierba, de modo que las plantas de hierba de las dunas no colonizadas por F. culmorum son incapaces de sobrevivir en el ambiente salino del lugar.
Además de la tolerancia a la sal, parece que la presencia de endófitos también puede ayudar a aumentar la resistencia de las plantas a los patógenos.
Endofitos y cultivos vegetales
Se ha observado que los endófitos reducen las enfermedades causadas por diversos patógenos en los sistemas de cultivo de hortalizas. Las plántulas de berenjena tratadas con Penicillium y luego con un aislado patógeno de Verticillium dahliae, no mostraron signos de marchitez.
En cambio, las plantas de control mostraron una decoloración vascular y un marchitamiento considerables.
En otro estudio, se inocularon plántulas de pepino con bacterias endofíticas llamadas actinomicetos. Al igual que los hongos, los actinomicetos poseen micelio y forman esporas. Dichas plántulas de pepino respondieron a la enfermedad de damping-off causada por el patógeno Pythium aphanidermatum (también conocido como moho del agua) igual que lo harían a un tratamiento fungicida con metalaxil.
Importancia medicinal de los endófitos
Además de ser beneficiosos para las plantas huéspedes, los endófitos también son una valiosa fuente de compuestos bioactivos que pueden utilizarse para producir fármacos contra una amplia variedad de enfermedades.
Estos compuestos incluyen alcaloides, ácidos fenólicos, quinonas, esteroides, saponinas, taninos y terpenoides, que tienen propiedades antibacterianas, antiinsectos y anticancerígenas, entre otras. Además, los endofitos pueden extraerse fácilmente de cualquier medio de crecimiento microbiano o vegetal.
Por ejemplo, los endofitos fúngicos pueden aislarse y estudiarse mediante esterilización superficial, un proceso en el que partes de plantas como hojas y tallos se lavan con agua corriente, luego se cortan y se esterilizan superficialmente sumergiéndolas en diversas soluciones.
Endofitos - Puntos clave
- Losendofitos son microorganismos -generalmente hongos y bacterias- que se encuentran en las hojas y/o raíces de las plantas huésped.
- Los organismos endofíticos pasan la mayor parte de su vida -si no toda- dentro de sus huéspedes, sin causar indicios visibles de enfermedad.
- Los hongos endofíticos pueden infectar las hojas de las plantas cuando las esporas transportadas por el aire entran en contacto con la superficie de una hoja. Una vez que las esporas germinan, las hifas fúngicas penetran en la planta a través de la cutícula. Se extienden a los espacios intercelulares de la hoja.
- Las bacterias endofíticas se consideran un tipo de rizobacterias que pueden invadir su planta huésped. Las bacterias endofíticas suelen entrar a través de las raíces de las plantas, pero también pueden utilizar las partes aéreas, y luego pueden colonizar sistemáticamente el resto de la planta.
- Los endofitos son también una valiosa fuente de compuestos bioactivos que pueden utilizarse para producir fármacos contra una gran variedad de enfermedades.
Referencias
- Reece, Jane B., et al. Biología de Campbell, Undécima ed., 2016.
- Gouda, Sushanto, et al., Endofitos: A Treasure House of Bioactive Compounds of Medicinal Importance, Frontiers in Microbiology, Frontiers Media S.A., 29 de septiembre de 2016.
- Afzal, Imran, et al., Bacterias endofíticas beneficiosas para las plantas: Mechanisms, Diversity, Host Range and Genetic Determinants, Microbiological Research, 4 de febrero de 2019.
- Universidad Estatal de Montana, ¿Qué es un endófito? ¿Qué es un endófito?, Ciencias de las Plantas y Patología Vegetal, N.D.
- Tymon, Lydia, y Debra Inglis, ¿Qué es un endófito?, abril de 2016.
- Khalil, Ahmed Mohamed Aly, et al, Aislamiento y caracterización de endófitos fúngicos aislados de la planta medicinal Ephedra Pachyclada como promotores del crecimiento vegetal, Biomolecules, 22 de enero de 2021.
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