Macrofungos associados à cultura de castanheiro: aspectos da sua biodiversidade e da interacção de Pisolithus tinctorius e Hypholoma fasciculare com raízes de Castanea sativa Mill

Tese de Doutoramento em Ciências

No Nordeste transmontano, a cultura do castanheiro (Castanea sativa Mill.) tem grande importância, económica, social, cultural e paisagística. A dinâmica populacional de fungos associados a uma plantação de castanheiros localizada em Bragança foi avaliada mediante a monitorização dos seus corpos de frutificação, os cogumelos. Os resultados evidenciaram uma flora micológica diversificada, tendo sido registadas 73 espécies, pertencentes a 16 famílias e 23 géneros. A frutificação dos cogumelos ocorreu em duas épocas distintas do ano, uma no Outono e outra na Primavera, sendo a primeira aquela onde se observou um maior número de espécies e de carpóforos. A temperatura e precipitação parecem influenciar a diversidade e a abundância das espécies fúngicas existentes no souto. A elevada predominância das espécies micorrízicas, que perfizeram 82% do total registado, sugere que o ecossistema estudado se encontra em equilíbrio e em bom estado de conservação. O estudo de interacção entre o fungo ectomicorrízico Pisolithus tinctorius (Pers.) Coker & Couch e o fungo saprófita-lenhícola Hypholoma fasciculare (Huds.) P. Kumm., ambos com ocorrência no souto estudado, foi realizado pelo método de cultura dupla. A acção antagonista de H. fasciculare sobre P. tinctorius foi evidenciada pelos mecanismos de “antagonismo à distância”, nos estádios iniciais da interacção, e “interferência de hifas”, nos estádios tardios. A espécie P. tinctorius parece responder à acção antagonista pela formação de um micélio mais compacto e provavelmente pela produção de ácido oxálico. O estudo da interacção entre raízes de plântulas de C. sativa e o fungo P. tinctorius ou H. fascicular foi efectuado num sistema hidropónico. Em ambos os sistemas, durante as primeiras 48 horas de contacto raiz-fungo, foi verificada a indução de resposta de defesa semelhante à observada em interacções planta-patogénio. Nesta resposta foi observada produção de espécies reactivas de oxigénio (ROS), como peróxido de hidrogénio (H2O2) e anião superóxido (O2 •-), cujos níveis parecem ser regulados pela acção coordenada entre as diferentes vias de produção de ROS e a inactivação/activação de enzimas antioxidantes (catalase e superóxido dismutase). A partir das 48 horas após inoculação os mecanismos subjacentes à defesa parecem distinguir-se em função do tipo de interacção, surgindo efeitos deletérios para as plantas inoculadas com H. fasciculare, contrariamente ao verificado em plantas inoculadas com o fungo ectomicorrízico. A agressividade exibida por H. fasciculare sobre C. sativa, poderá estar associada à produção de hidrofobinas produzida pelo fungo, tendo sido identificada e caracterizada a região codificante de uma hidrofobina de classe I. Este trabalho revela que o solo do souto constitui um meio natural muito complexo onde opera uma grande variedade de interacções entre diferentes organismos. A acção antagonista de H. fasciculare sobre P. tinctorius, a ser verificada em condições naturais, poderá colocar em risco a sustentabilidade e produtividade da cultura do castanheiro, dado o efeito benéfico da micorrização com P. tinctorius no crescimento e nutrição de castanheiros e efeito protector contra patogénicos radiculares. Este risco poderá ainda ser mais ampliado pelo facto do fungo H. fasciculare exibir um comportamento agressivo contra plântulas de castanheiro.

In “Trás-os-Montes” region (Northeast of Portugal), chestnut tree (Castanea sativa Mill.) has a great economic, social, cultural and landscape value. The dynamics of fungus population associated to a chestnut orchard located at Bragança was evaluated by sampling the fructification bodies of macrofungi – the mushrooms. The results have shown a diversified mycological flora, being registered 73 species, belonging to 16 families and 23 genera. The macrofungal fructification occurred in two distinct seasons a year, during Autumn and Spring, being the first one the most important in number of species and carpophores. Temperature and precipitation seem to influence the diversity and abundance of macrofungal species. The higher predominance of mycorrhizal species, representing 82% of total macrofungi registered, suggests that the studied ecosystem is in good health. Interactions studies between the ectomycorrhizal fungus Pisolithus tinctorius (Pers.) Coker & Couch and the lignicolous saprotrophs fungus Hypholoma fasciculare (Huds.) P. Kumm. (both frequent in the studied orchard) were performed in dual cultures on Norkrans agar medium. The antagonistic action of H. fasciculare on P. tinctorius resulted from the mechanisms of “antagonism at a distance”, in the initial stages of interaction, and “hyphal interference”, in delayed stages. P. tinctorius seems to have a response to the antagonistic action by developing more compact mycelia and probably by the production of oxalic acid. Interactions studies between C. sativa roots and P. tinctorius or H. fasciculare was evaluated in a hydroponic system. In both interactions systems, during the first 48 hours of contact, an induction of defence response similar to an incompatible plantpathogen interaction was observed. The production of reactive oxygen species (ROS), as hydrogen peroxide (H2O2) and superoxide anion (O2 •-), seems to result from a regulated time-dependent stimulation of ROS generating systems and decrease/increased of ROS-scavenging enzyme activities (catalase and superoxide dismutase). After 48 hours of contact, the mechanisms of defence response seem to be distinguished in both types of interaction. Inoculations with H. fasciculare have showed deleterious effects on chestnut plants, contrarily to the inoculation with ectomycorrhizal fungus. The aggressiveness shown by H. fasciculare on C. sativa could be associated to hydrophobins produced by the fungus, a coding region of which has been identified and characterized as a class I hydrophobin. This work shows that the soils of C. sativa orchards are very complex, where a great variety of interactions between different organisms can operate. The antagonist effect of H. fasciculare on P. tinctorius, if occuring in natural conditions, could place in risk the sustainability and productivity of chestnut culture, since mycorrhization with P. tinctorius confers several advantages to plant (increased nutrient status, growth and resistance to pathogens). This risk could still be extended since H. fasciculare have shown an aggressive behaviour against chestnut plants. Key-words: macrofungi, biodiversity, Castanea sativa, Pisolithus tinctorius, Hypholoma fasciculare, plant-fungus interaction, fungus-fungus interaction, antagonism.

Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - POCTI/BSE/38059/2001 “Study of the mechanisms regulating the interactions between ectomycorrhizal fungi and roots of Castanea sativa Mill. (European chestnut)”

Projecto AGRO, nº 689 “Demonstração do papel dos macrofungos na vertente agronómica, económica e ambiental no Nordeste Transmontano. Aplicação à produção de plantas de castanheiro, pinheiro e carvalho”