Uso de la secuenciación de segunda generación (NGS) para descubrir la diversidad de hongos degradadores de la madera en los bosques Andino-Patagónicos

Abstract

Los hongos son los principales degradadores de la madera en los ecosistemas boscosos, contribuyendo significativamente al ciclo global del carbono. Los enfoques metagenómicos basados en un amplicón específico (metabarcoding) constituyen una herramienta poderosa para su prospección y estudio. El objetivo principal de este estudio fue caracterizar a través de secuenciación de segunda generación (NGS), comunidades de hongos degradadores en la albura de dos especies de Nothofagus de los bosques del norte de la Patagonia, para evaluar patrones de diversidad en sitios, estaciones, hospedadores, compartimentos del árbol y condiciones de salud, como una contribución a la autoecología de las especies de este género. Nuestro estudio comprendió tres pasos metodológicos principales: (i) muestreo de madera de árboles vivos sanos y enfermos de las especies forestales N. dombeyii y N. pumilio; (ii) extracción de ADN, amplificación y secuenciación de la región ITS1 en la plataforma MiSeq Illumina, (iii) procesamiento de lecturas y extracción de datos de los órdenes Polyporales e Hymenochaetales y (iv) análisis de datos e interpretación. Se obtuvieron un total de 35 unidades taxonómicas (variantes de secuencia de amplicón -ASV-), las cuales fueron asignadas a 23 géneros de hongos putativos en 15 familias. Postia pelliculosa fue la especie detectada con mayor frecuencia en el estudio. El hospedador fue el factor más fuerte entre las variables estudiadas en cuanto a su efecto sobre la estructura y la composición de la comunidad fúngica analizada. Para N. dombeyi, que se distribuye en una amplia gama de condiciones climáticas, el sitio fue el modelador más fuerte de sus comunidades, mientras que para N. pumilio se observó una mayor susceptibilidad a los cambios de temperatura y estacionalidad, que son, ciertamente, factores relevantes para la conservación de los bosques en el actual escenario de cambio climático. Este es el primer estudio que utiliza NGS como una estrategia rápida y a gran escala para descubrir la diversidad de hongos que degradan la madera en los bosques templados de Patagonia.

Fungi are the main degraders of wood in forest ecosystems, contributing significantly to the global carbon cycle. Metagenomic approaches based on a specific amplicon (metabarcoding) constitute a powerful tool for their prospecting and study. The main objective of this study was to characterize, through second-generation sequencing NGS, communities of degrading fungi in the sapwood of two species of Nothofagus from the forests of northern Patagonia, to evaluate diversity patterns in sites, seasons, hosts, plant compartments and health conditions, as a contribution to the autoecology of the species of this genus. Our study comprised three main methodological steps: (i) sampling of wood from healthy and diseased living trees of the forest species N. dombeyii and N. pumilio; (ii) DNA extraction, amplification and sequencing of the ITS1 region on the MiSeq Illumina platform, (iii) read processing and data extraction of the orders Polyporales and Hymenochaetales and (iv) data analysis and interpretation. A total of 35 molecular operational taxonomic units (amplicon sequence variant -ASV-) were obtained, to 23 putative fungal genera in 15 families. Postia pelliculosa was the most frequently detected species in the study. The host was the strongest factor among the variables studied in terms of its effect on the structure and composition of the fungal community analyzed. For N. dombeyi, which is distributed in a wide range of climatic conditions, the site was the strongest shaper of its communities, while for N. pumilio a greater susceptibility to changes in temperature and seasonality was discovered, which are, in fact, relevant factors for the conservation of forests in the current scenario of climate change. This is the first study to use NGS as a rapid, large-scale strategy to elucidate the diversity of wood-degrading fungi in Patagonian temperate forests.