Organismos fúngicos asociados a la plaga forestal Megaplatypus mutatus (Coleoptera: Platypodinae)

Abstract

Megaplatypus mutatus es una especie nativa de Sudamérica que pertenece al grupo de los “coleópteros de la ambrosia”. Dicho grupo de organismos presenta asociaciones simbióticas, muchas de ellas mutualistas, con comunidades fúngicas. Debido al amplio rango de plantas susceptibles, la capacidad de atacar árboles vivos y los daños que ocasiona, M. mutatus está considerado una importante plaga forestal. Afecta principalmente a plantaciones comerciales frutícola-forestales, a nivel nacional e internacional. En Argentina, el principal daño económico se registra en las plantaciones forestales del género Populus (Álamo). Esta tesis está focalizada en el estudio de la interacción M. mutatus-Fungi, y sus objetivos fueron: i) Caracterizar la comunidad fúngica asociada a M. mutatus en Populus deltoides, mediante técnicas de cultivo dependiente e independiente; ii) Determinar la especificidad de la interacción micobiota-M. mutatus y el modo en que se establece dicha interacción; iii) Reconocer los organismos fúngicos clave para el establecimiento de M. mutatus; iv) Caracterizar la galería como microhábitat de la comunidad fúngica, estudiar su topología y posibles factores abióticos que modulan su desarrollo; v) Caracterizar los compuestos volátiles orgánicos, emitidos por organismos fúngicos seleccionados de la micobiota asociada a M. mutatus; y vi) Detectar y evaluar potenciales antagonistas fúngicos de los organismos estudiados en el objetivo iii. La caracterización de la comunidad fúngica se realizó utilizando distintas metodologías de aislamiento fúngico y aplicando diferentes aproximaciones; se estudiaron caracteres morfológicos, caracteres moleculares a partir de cultivos axénicos o muestras ambientales (estudios metagenómicos), caracteres fisiológicos mediante el estudio de los compuestos volátiles emitidos por especies fúngicas seleccionadas, y la caracterización del microhábitat representado por las galerías generadas por los insectos, analizando alguno de los factores implicados en su desarrollo, mediante imágenes de resonancia magnética y tomografía computada. Se evaluaron dos plantaciones de Populus deltoides y una plantación de Casuarina cunninghamiana. La comparación de las comunidades descriptas indica que las especies de los géneros Candida, Fusarium, Graphium y Raffaelea poseerían un rol clave en la interacción; en algunos casos con vías diferenciales de vectorización. Se identificaron un total de 72 compuestos volátiles y se evaluó el rol de los mismos a través de bioensayos de olfatometría. Se describieron diferentes topologías de galerías. Integrando la información obtenida se evaluaron posibles antagonistas fúngicos y se seleccionó una cepa, nativa del sistema, del género Trichoderma como agente de biocontrol, obteniendo resultados positivos para todos los casos evaluados. Los resultados obtenidos indican la existencia de una gran diversidad fúngica con diferentes roles ecológicos en la interacción, los cuales deben ser considerados como posibles puntos ¨blanco¨ en el diseño de estrategias que involucren el manejo integrado de la plaga forestal.

Megaplatypus mutatus is a native species from South America that belongs to the group called ¨ambrosia beetles¨. This group of organisms has symbiotic associations, many of them mutualistic with fungal communities. Due to the wide range of susceptible plants, the ability to attack living trees and the damage it causes, M. mutatus is considered an important forest pest. It mainly affects commercial fruit and forest plantations, at national and international level. In Argentina, the main economic damage is registered in Populus (Poplar) plantations. This thesis is focused on the study of M. mutatus-Fungi interaction, and its objectives were: i) To characterize the fungal community associated with M. mutatus in Populus deltoides using both culture-dependent and independent approaches; ii) To determine the specificity of the interaction mycobiota-M. mutatus and the way in which this interaction is established; iii) To recognize key fungal organisms for the establishment of M. mutatus; iv) To characterize the gallery as the fungal community`s microhabitat, to study the topology of the gallery and analyse the abiotic factors that modulate its development; v) To characterize the organic volatile compounds of selected fungal organisms from the mycobiota associated with M. mutatus; vi) To detect and evaluate potential fungal antagonists of the organisms studied in objective iii. The characterization of the fungal community was carried out using different methodologies of fungal isolation and applying different approaches; morphological characters, molecular analyses from axenic cultures or environmental samples (metagenomic studies), physiological characters were analysed by studying the volatile organic compounds emitted by selected fungal species and the characterization of the microhabitat represented by the galleries generated by the insects, analysing some of the factors involved in their development, by means of magnetic resonance imaging and computed tomography. Two plantations of Populus deltoides and a plantation of Casuarina cunninghamiana were evaluated. The comparison of the described communities indicates that the species of the genera Candida, Fusarium, Graphium and Raffaelea would play a key role in the interaction; in some cases with differential pathways of vectorization. A total of 72 volatile compounds were identified and their role was evaluated through olfactometry bioassays. Different topologies of galleries were described. Integrating the obtained information, possible fungal antagonists were evaluated and a strain of Trichoderma genus, native to the system, was selected as a biocontrol agent, obtaining positive results for all evaluated cases. The obtained results indicate the existence of a great fungal diversity with different ecological roles in the interaction, which should be considered as possible target points in the design of strategies that involve the integrated management of the forest pest.