Caracterização De Fungos Endofíticos, Germinação E Desenvolvimento Do Protocormo De Pogoniopsis Schenckii Cogn
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS INSTITUTO DE BIOLOGIA LAÍS SOÊMIS SISTI CARACTERIZAÇÃO DE FUNGOS ENDOFÍTICOS, GERMINAÇÃO E DESENVOLVIMENTO DO PROTOCORMO DE POGONIOPSIS SCHENCKII COGN. (ORCHIDACEAE: VANILLOIDEAE) CAMPINAS 2018 LAÍS SOÊMIS SISTI CARACTERIZAÇÃO DE FUNGOS ENDOFÍTICOS, GERMINAÇÃO E DESENVOLVIMENTO DO PROTOCORMO DE POGONIOPSIS SCHENCKII COGN. (ORCHIDACEAE: VANILLOIDEAE) Dissertação apresentada ao Instituto de Biologia da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do Título de Mestra em Biologia Vegetal. ESTE ARQUIVO DIGITAL CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELA ALUNA LAIS SOÊMIS SISTI E ORIENTADA PELA PROFA. DRA. JULIANA LISCHKA SAMPAIO MAYER. Orientador: Profa. Dra. Juliana Lischka Sampaio Mayer Co-Orientador: Pesquisadora Dra. Maria Letícia Bonatelli CAMPINAS 2018 Campinas, 15/06/2018. COMISSÃO EXAMINADORA Profa. Dra. Juliana Lischka Sampaio Mayer Profa. Dra. Samantha Koehler Profa. Dra. Maria Carolina Quecine Verdi Os membros da Comissão Examinadora acima assinaram a Ata de Defesa, que se encontra no processo de vida acadêmica do aluno. Aos meus pais, Marilene e José Carlos, por sempre me incentivarem a seguir os meus sonhos. AGRADECIMENTOS À Profa. Dra. Juliana Lischka Sampaio Mayer, por ter aceitado me orientar, por me confiar um projeto tão desafiador, por todas as ideias e contribuições para o mesmo e para minha formação acadêmica, por estar sempre presente e pela amizade. À Dra. Maria Letícia Bonatelli, por ter aceitado me co-orientar, por todo o conhecimento e suporte fornecidos, por se colocar sempre à disposição para me ajudar, pelas conversas construtivas e pela amizade. À Profa. Dra. Sara Adrián Lopez de Andrade, pela parceria e contribuição, por proporcionar suporte às análises moleculares e pelas sugestões com o texto. À Profa. Dra. Samantha Koehler, por todo suporte, pelas contribuições e sugestões com o trabalho e com o texto. Aos Professores Dr. Fábio Pinheiro e Dr. João Lúcio de Azevedo, pela contribuição e pelas sugestões e dicas com o texto. Ao Dr. Carlos Eduardo Pereira Nunes, por ter localizado a espécie de estudo e pela ajuda em campo. Ao Sebastião Henrique Militão Jr., Técnico do Laboratório de Anatomia Vegetal da UNICAMP, por toda e qualquer ajuda durante o desenvolvimento desse trabalho. À Denisele Neuza Aline Flores Borges, por toda a ajuda com o trabalho e, em especial, com as análises anatômicas ultraestruturais, pela companhia durante os trabalhos de campo e congressos, por ter sido um exemplo de força e determinação, pelas conversas inspiradoras e pela grande amizade. À Marília Claudiano Tavares, por toda ajuda e apoio, por dividir comigo os desafios da vida na pós-graduação, por todas as conversas profundas, por ser essa pessoa tão especial e por sua linda amizade. Às amigas Larissa Rother e Thaina Lima, pela parceria e companhia, por todas as conversas e risadas e pela amizade. Aos alunos de iniciação, Andressa e Gabriel, por qualquer ajuda, pela companhia e, principalmente, por me proporcionarem a oportunidade de ensiná-los. A todos os amigos e colegas de laboratório e do departamento, por qualquer ajuda, pelo convívio, pelas conversas e, principalmente, por me acolherem com todo carinho e respeito durante esses anos. Ao Laboratório de Anatomia Vegetal da UNICAMP, por me receber, ceder espaço, equipamentos e materiais. Ao Laboratório de Fisiologia Molecular de Plantas (LaFIMP) da UNICAMP e à todos os funcionários e alunos, pelo auxílio e por permitir o uso dos seus equipamentos e reagentes para as análises moleculares. À Microscopia Eletrônica da UNICAMP e aos seus funcionários, pelo auxílio prestado e por possibilitar o processamento e a análise das amostras para anatomia. Ao Parque Estadual da Serra do Mar e a todos os seus funcionários, pelas ajudas em campo e por permitir a coleta do material vegetal e, portanto, o desenvolvimento do presente estudo. Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pela concessão da bolsa de mestrado e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), pelo financiamento do projeto (Processo: 2015/26479-6). A todos os moradores da república Casa Mil, pelo convívio sempre respeitoso, pelas conversas e por dividirem comigo um segundo lar. Ao meu amor, Leandro Carlos Ribeiro, por acreditar no meu potencial, por estar sempre ao meu lado, por me apoiar minhas escolhas, por sua dedicação e, principalmente, por sua amizade e companheirismo. Aos meus pais, Marilene Ferro e José Carlos Sisti, e aos meus queridos tios, Eunice Sisti e Mário Massoni, agradeço por estarem sempre presentes, por me apoiarem em cada fase da minha vida, pela dedicação e por todo carinho. Nada disso seria possível sem a participação de vocês! RESUMO Microrganismos endofíticos são aqueles que habitam o interior dos órgãos e tecidos de plantas sem causar danos ao hospedeiro. Sua função ainda é pouco conhecida, porém alguns endófitos já foram descritos como produtores de compostos benéficos para a planta, como antibióticos e fatores de crescimento. Os fungos que desenvolvem ao menos um complexo de hifas (pelotons) no interior das células vegetais são denominados de micorrízicos de orquídeas. Em condições naturais, as orquídeas são dependentes de associações micorrízicas durante seus estágios iniciais de desenvolvimento, na qual os fungos fornecem suporte nutricional para o embrião até o estabelecimento da plântula. No entanto, algumas espécies de orquídeas permanecem aclorofiladas, sendo totalmente dependentes de seus parceiros micorrízicos durante todo o seu ciclo de vida. Durante a germinação das sementes de orquídeas ocorre a formação de uma estrutura de formato coniforme, também denominada de protocormo. Pogoniopsis schenckii Cogn. é uma espécie rara, aclorofilada e mico-heterotrófica que se desenvolve sob matéria orgânica em florestas densas. Estudos com a espécie podem ajudar a compreender melhor o estilo de vida mico-heterotrófico, além de poder ser útil para planos de conservação. Os principais objetivos do presente estudo foram descrever a comunidade de fungos endofíticos de diferentes órgãos, avaliar seu papel na germinação e descrever o desenvolvimento do protocormo de P. schenckii. Deste modo, foram isolados os fungos endofíticos presentes nas raízes, haste floral e frutos da espécie e estes foram identificados através de sequenciamento de DNA. Além disso, os fungos isolados foram utilizados em ensaios de germinação simbiótica com as sementes da orquídea e a estrutura dos protocormos foi analisada por meio de diferentes técnicas. Foram identificados cerca de seis gêneros de fungos, todos pertencentes ao filo Ascomycota, e nenhum deles são conhecidos como micorrízicos. No entanto, alguns isolados dos gêneros Trichoderma, Fusarium e, especialmente, Clonostachys demonstraram potencial germinativo das sementes de P. schenckii, proporcionando o rompimento do tegumento externo das sementes aos 20 dias do início dos testes. Os protocormos analisados em microscopia eletrônica de transmissão não apresentaram formação de pelotons, mas hifas fúngicas foram observadas ocupando o interior das células vivas. Este é o primeiro relato da germinação de uma espécie de orquídea mico-heterotrófica e aclorofilada sendo estimulada pela presença de fungos endofíticos não micorrízicos isolados de raiz e de fruto. Palavras-chave: fungos endofíticos, germinação simbiótica, planta mico- heterotrófica, protocormo, Orchidaceae. ABSTRACT Endophytic microorganisms are those that inhabit the interior organs and tissues of plants without causing damage to the host. Its role is still poorly understood, but some endophytes have been described as producing beneficial compounds for the plant, such as antibiotics and growth factors. Fungi that develop at least a complex of hyphae (pelotons) within plant cells are called mycorrhizal orchids. Under natural conditions, orchids are dependent on mycorrhizal associations during their early stages of development, in which fungi provide nutritional support to the embryo until the establishment of the seedling. However, some species of orchids remain achlorophyllous, being totally dependent on their mycorrhizal partners throughout their life cycle. During the germination of orchid seeds the formation of a coniform structure, also called protocorm, takes place. Pogoniopsis schenckii Cogn. Is a rare, achlorophyllous and myco-heterotrophic specie that grows under organic matter in dense forests. Studies with the species may help to better understand the myco- heterotrophic lifestyle, and may be useful for conservation plans. The main objectives of the present study were to describe the community of endophytic fungi present in different organs, to evaluate their role in germination and to describe the development of protocorm of P. schenckii. In this way, the endophytic fungi present in the roots, floral stem and fruits of the specie were isolated and these were identified through DNA sequencing. In addition, the isolated fungi were used in trials of symbiotic germination with the orchid seeds and the protocormos structure was analyzed by different techniques. About six genera of fungi, all belonging to the Ascomycota phylum, have been identified, and none of them are known as mycorrhizal fungi. However, some isolates of the genera Trichoderma, Fusarium and, especially, Clonostachys demonstrated germination potential of P. schenckii seeds, providing rupture of the outer seed coat 20 days after the beginning of the tests. The protocorms analyzed in transmission