Ciertas cepas del hongo endófito Epichloe pueden proteger cultivos de cereales como el trigo, el centeno y la cebada de plagas de insectos y aumentar la tolerancia a la sequía. La nueva estrategia de bioseguridad basada en epicloe también ayudará a reducir el uso de plaguicidas agroquímicos.
Los microorganismos endófitos, o endófitos, existen en simbiosis con plantas superiores. Estas relaciones pueden variar desde mutualistas hasta patógenas.
Los endófitos pueden influir en la tasa de crecimiento del huésped, la tolerancia al estrés ambiental y la absorción de nutrientes. En la familia de plantas Poaceae (granos), hay muchas especies que han coevolucionado con hongos endófitos de la familia Clavicipitaceae .
En esta familia de hongos, las especies del género Epichloë forman relaciones hospedantes específicas con gramíneas de la subfamilia Pooideae , un grupo que incluye los principales cereales cultivados (trigo, cebada, avena y centeno), así como especies de pastos y céspedes. Aunque no se sabe que los hongos epicloe estén asociados con cultivos de cereales domesticados, están presentes en muchos de sus parientes silvestres.
Las especies de hongos del género Epichloë están asociadas con resultados positivos para sus huéspedes, como mayor vigor y rendimiento del cultivo, a través de diversos mecanismos como mayor resistencia abiótica y biótica mediante la producción de metabolitos alcaloides.
Los alcaloides son una clase diversa de compuestos, algunos de los cuales tienen efectos fisiológicos en insectos y animales. Sin embargo, se ha descubierto que algunos alcaloides producidos por Epichloë en combinación con pastos causan problemas de salud animal en el Nuevo Mundo (EE. UU. y Nueva Zelanda), donde la producción de compuestos como ergovalina y lolitrema ha causado toxicidad al ganado.
Sin embargo, la eliminación completa de Epichloë resultó en un deterioro de la productividad de los pastos debido a la presión de las plagas de insectos, por lo que la necesidad de reducir la toxicidad y al mismo tiempo mantener el control de plagas utilizando cepas de Epichloë no tóxicas condujo a la introducción de la tecnología de protección de cultivos basada en Epichloë.
Actualmente, cepas seleccionadas de Epichloë se utilizan ampliamente en la agricultura del Nuevo Mundo para reducir la incidencia de la toxicidad relacionada con Epichloë en el ganado y al mismo tiempo proporcionar control de plagas de plantas en los pastos. Se cree que las cepas de Epichloë , asexuales y de tipo salvaje, productoras de toxinas de vertebrados, son adecuadas para este propósito.
Especies de epichloe Se dividen en tres grupos principales según su simbiosis con las plantas hospedantes: asexuales, sexuales y pleiotrópicas.
Especie sexual Epichloë spp. se asientan en los tejidos aéreos de los cereales, especialmente en hojas, vainas e inflorescencias. Las especies asexuales viven en el meristemo apical y migran a los tejidos aéreos, donde algunas colonizan la vaina de la hoja e incluso la lámina de la hoja. Todas las especies de Epichloë pueden estar presentes en los tejidos como hifas en el espacio intercelular, mientras que las especies sexuales también pueden formar estroma alrededor de los brotes de los cereales.
Las especies asexuales no pueden producir un himenio con esporas sexuales y rara vez producen esporas asexuales (conidios) dependiendo de la especie. Se propagan principalmente por transmisión vertical infectando las semillas de su huésped. Se cree que las especies asexuales son el resultado de la hibridación entre dos especies sexuales diferentes de Epichloa.
Sólo las especies sexuales pueden reproducirse por transmisión horizontal a través de ascosporas. Estas especies sexuales producen estroma alrededor del brote y pueden suprimir la inflorescencia y la producción de semillas, causando una condición conocida como «estrangulamiento». Las esporas sexuales pueden propagarse por el viento y/o por moscas del género Botanophila , que expulsan esporas en sus heces cuando son adultas. Las especies pleiotrópicas son capaces de reproducirse tanto sexual como asexualmente y pueden hacerlo en diferentes brotes de la misma planta.
Cada especie de Epichloa forma interacciones huésped-pareja específicas con una o más especies de gramíneas dentro de Pooideae. El rango de hospedadores de algunos Epichloë se puede incrementar artificialmente en el laboratorio, pero es poco probable que una especie de Epichloë pueda establecerse en un hospedador que no habite ya en la naturaleza.
Esta gama de hospedadores se reduce aún más en las especies asexuales, que a menudo surgen mediante hibridación, creando una cepa que ha coevolucionado en una o más especies de cereales. Estas especies asexuales se alojan dentro de su cereal huésped específico y mejoran su aptitud, creando una relación mutualista en la que ambos organismos se benefician.
Los esfuerzos actuales para estudiar los principales cambios cromosómicos que sustentan la simbiosis de Epichloe en las variedades de trigo modernas son prometedores para la creación de nuevas infecciones de Epichloe compatibles en los cereales.
Actualmente no existen líneas de semillas en el mercado en el Reino Unido que estén deliberadamente contaminadas con Epichloë , ya que no existe una presión de plagas de artrópodos en los pastos del tipo que se encuentra en muchas áreas del Nuevo Mundo que requirieran el desarrollo del producto Epichloë . Por lo tanto, la justificación para utilizar pastos contaminados con Epichloë en pasturas del Reino Unido es menos clara.
Sin embargo, la biología de Epichloë ofrece una gama interesante de aplicaciones potenciales para la agricultura del Reino Unido, incluida la producción de cereales. En particular, en ciertas situaciones, Epichloë es un candidato convincente para su uso como método biológico de bajo costo para aumentar los rendimientos a través de la tolerancia al estrés abiótico y biótico.
Los científicos del Instituto James Hutton están estudiando el uso de la tecnología Epichloë en cultivos de cereales. Los cereales se utilizan en una amplia gama de productos, incluidos el pan, los alimentos para animales, la cerveza y el whisky escocés. El manejo de plagas representa uno de los costos más altos para los productores de granos, y mantener el manejo de la tierra y los altos rendimientos de granos es vital.
El desarrollo y la implementación de estrategias rentables de manejo integrado de plagas, incluidas opciones de control biológico como la tecnología Epichloë , ofrecen una nueva herramienta para mantener la rentabilidad después de evaluar cuidadosamente los beneficios y los riesgos.
Fuente: Biblioteca Digital Cabi.
En la imagen se muestra el micelio de Epichloë sp. (teñido de azul) con un aumento de 20x, habitando el follaje de festuca roja (Festuca rubra) recolectada en Glasgow, Reino Unido. Fotografía de: G. Fredell.
