Root-associated fungal microbiota of nonmycorrhizal Arabis alpina and its contribution to plant phosphorus nutrition

Resumo

A maioria das plantas terrestres vive em associação com fungos micorrízicos arbusculares (FMA) e depende dessa simbiose para extrair o fósforo (P) do solo. A capacidade de estabelecer essa parceria foi perdida em algumas linhagens de plantas, como a Brassicaceae, o que levanta a questão de quais estratégias alternativas de nutrição essas plantas têm para crescer em solos pobres em P. Para entender a contribuição das interações planta-microbiota, estudamos o microbioma fúngico associado à raiz da Arabis alpina (Brassicaceae) com a hipótese de que alguns de seus componentes podem promover a aquisição de P pela planta. Usando o sequenciamento de amplicons do espaçador transcrito interno 2 de fungos, estudamos as comunidades de fungos da raiz e da rizosfera de A. alpina que crescem em condições naturais e controladas, incluindo solos com baixo teor de P, e identificamos um conjunto de 15 táxons de fungos detectados consistentemente em suas raízes. Esse grupo incluía um táxon de Helotiales que apresentava alta abundância nas raízes da A. alpina selvagem que crescia em um solo extremamente limitado em P. Consequentemente, isolamos e posteriormente reintroduzimos um espécime desse táxon em seu solo nativo pobre em P, no qual ele melhorou o crescimento da planta e a absorção de P. O fungo apresentou características semelhantes às da micorriza, incluindo a colonização da endosfera da raiz e a transferência de P para a planta. A análise do genoma revelou uma ligação entre seu estilo de vida endofítico e a expansão de seu repertório de enzimas ativas de carboidratos. Relatamos a descoberta de uma interação planta-fungo que facilita o crescimento de uma planta não micorrízica sob condições nativas limitadas de P, revelando assim uma função anteriormente subestimada da microbiota fúngica da raiz no ciclo de P.

Abstract