Papel funcional de los hongos endófitos del olmo común (Ulmus minor Mill.) en la resistencia al estrés biótico y abiótico

Martínez Arias, Clara (2021). Papel funcional de los hongos endófitos del olmo común (Ulmus minor Mill.) en la resistencia al estrés biótico y abiótico. Thesis (Doctoral), E.T.S.I. Montes, Forestal y del Medio Natural (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.69351.

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Title: Papel funcional de los hongos endófitos del olmo común (Ulmus minor Mill.) en la resistencia al estrés biótico y abiótico
Author/s:
  • Martínez Arias, Clara
Contributor/s:
  • Martín García, Juan Antonio
  • Rodríguez Calcerrada, Jesús
Item Type: Thesis (Doctoral)
Read date: 2021
Subjects:
Faculty: E.T.S.I. Montes, Forestal y del Medio Natural (UPM)
Department: Sistemas y Recursos Naturales
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Plant-associated microbes have the potential to alleviate plant stress and disease thanks to their high diversity and their wide array of ecological traits. The opportunity to modulate or engineer plant microbiomes to boost certain plant functions has opened new prospects for plant management against biotic and abiotic stresses, including agroforestry systems under the threat of Global Change. The severe impact of Dutch Elm Disease (DED) on elm populations worldwide and the difficulties for its management, together with the promising use of endophytes on plant disease research, have stimulated elm microbial community studies. Recent studies revealed a relationship between the relative abundance of two classes of core endophytic fungi of Ulmus minor (Cystobasidiomycetes and Eurotiomycetes) and DED resistance, and the potential antagonistic behavior of an additional isolate from Dothideomycetes against Ophiostoma novo-ulmi. In this work we aimed to investigate: i) the functional role of the three previously mentioned endophytes in the resistance to biotic and abiotic stresses, and ii) the influence of abiotic stresses on elm fungal microbiome composition. The beneficial role of the two core endophytes was confirmed by the fact that elm plantlets inoculated with these endophytes had an elevated capacity to respond to and survive the abiotic stress. The antagonistic potential of the Dothideomycetous endophyte was associated to a reduction of DED-symptomatology in in vivo trials. These results suggest a positive role of endophytes in biotic and abiotic stress resistance that can be of importance in elm restoration. The stimulation of defense priming, the reduction of pathogen load and the DED-symptomatology attenuation upon inoculation with the endophytes open new possibilities for the management of surviving U. minor stands. Moreover, the improvement of plant fitness under stressful conditions supports the use of endophytes in future elm reforestation programs to increase plant survival and growth during early stages of regeneration. Additionally, the disturbance of the root mycobiome composition under flood and drought may in turn determine elm response to these and other stresses. Therefore, the understanding of specific U. minor-endophyte associations could be useful to improve future strategies of microbiome engineering in the fight against DED. ----------RESUMEN---------- Los microorganismos que se encuentran asociados a las plantas tienen el potencial de aliviar el estrés y las enfermedades gracias a su elevada diversidad y a su amplia gama de funciones ecológicas. La oportunidad de modular o diseñar el microbioma vegetal para impulsar ciertas funciones de la planta ha abierto nuevas perspectivas para la gestión de los sistemas vegetales frente a estreses bióticos y abióticos, incluyendo los sistemas agroforestales amenazados por el cambio climático. El grave impacto de la grafiosis en las olmedas de todo mundo y las dificultades de su gestión, junto con el uso prometedor de los hongos endófitos para paliar enfermedades vegetales, han promovido la investigación del microbioma del olmo. Estudios recientes revelaron una asociación entre la abundancia relativa de dos clases de hongos endófitos del microbioma central de Ulmus minor (Cystobasidiomycetes y Eurotiomycetes) y la resistencia a la grafiosis del olmo, y el potencial antagonista frente a Ophiostoma novo-ulmi de un aislado adicional perteneciente a Dothideomycetes. En este trabajo, nuestro objetivo fue investigar: i) el papel funcional de los tres endófitos mencionados anteriormente en la resistencia frente a estreses bióticos y abióticos, y ii) la influencia de los estreses abióticos en la composición del microbioma del olmo. El papel beneficioso de los dos endófitos del microbioma central se confirmó ya que las plántulas de olmo inoculadas con estos hongos tenían una capacidad mejorada de responder y sobrevivir al estrés abiótico. El potencial antagonista del hongo endófito perteneciente a Dothideomycetes se asoció con una reducción de los síntomas de la grafiosis en los test in vivo. Estos resultados sugieren un papel positivo de los endófitos en la resistencia a estreses bióticos y abióticos que puede ser importante de cara a la restauración de las olmedas. La estimulación del efecto “priming”, la reducción en la carga del patógeno y la reducción de los síntomas de la grafiosis con la inoculación de los endófitos, abre nuevas puertas para la gestión de las poblaciones supervivientes de Ulmus minor. Además, la mejora del estado fitosanitario de la planta ante situaciones estresantes apoya el uso de los endófitos en futuros programas de reforestación con el objetivo de aumentar la supervivencia y crecimiento de las plantas durante las etapas temprana de regeneración. Asimismo, las alteraciones en la composición del micobioma de la raíz bajo estreses de inundación y sequía podría estar determinando la respuesta del olmo a éstos y otros estreses. Por lo tanto, entender las asociaciones U. minor-endófitos podría ser útil para mejorar las estrategias futuras de diseño del microbioma en la lucha frente a la grafiosis.

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Item ID: 69351
DC Identifier: https://oa.upm.es/69351/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:69351
DOI: 10.20868/UPM.thesis.69351
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 25 Jan 2022 08:32
Last Modified: 25 Jan 2022 08:32
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