Taxonomy and phylogeny of mycorrhizal fungi associated with Gomesa recurva (Orchidaceae) and characterization of endophytic bacteria of orchids

Abstract

Orchids are dependent on an external source of carbon, due to the absence of reserve tissue in their seeds. Thus, in order to obtain carbon and other nutrients, they associate with mutualistic fungi in their root system, which are known as orchidoid mycorrhizal fungi. These fungi are characterized by forming pellets, a set of entwined hyphae inside the roots. In addition, they are able to colonize the embryo cells of the orchid seeds and can remain until the adult stage of the plant. Orchids can associate with other microorganisms such as endophytic bacteria, which can bring several benefits such as growth promotion, due to the production of phytohormones, biological nitrogen fixation, phosphate solubilization, production of siderophores, among others. The objective of this work was (1) to study the taxonomic diversity of mycorrhizal fungi associated with Gomesa recurva (2) to identify and characterize endophytic bacteria associated with Gomesa recurva R. Br. And Zygopetalum maxillare Lodd. By phylogenetic and morphological analyzes, all isolates of G. recurva belong to a new species of Ceratobasidium. Five bacterial isolates were obtained for each species of orchid. By sequencing the 16S rRNA region, it was found that they belonged to the genera Pseudomonas and Paraburkholderia, which, by in vitro tests, showed that they have the capacity to perform biological nitrogen fixation, to produce indole-3-acetic acid phytohormone (AIA) and solubilizing calcium phosphate. The isolates of fungi and bacteria obtained have the potential to be used for the production of orchid seedlings. Keywords: Phylogeny. Fungi. Bacteria. Phytohormones.

As orquídeas são dependentes de uma fonte externa de carbono, devido à ausência de tecido de reserva em suas sementes. Dessa forma, para obter carbono e outros nutrientes, associam-se com fungos mutualistas em seu sistema radicular, os quais são conhecidos como fungos micorrízicos orquidoides. Estes fungos são caracterizados por formar pelotons, um conjunto de enovelados de hifas no interior das raízes. Além disso, são capazes de colonizar as células do embrião das sementes de orquídeas e podem permanecer até a fase adulta da planta. As orquídeas podem associar-se com outros microrganismos como bactérias endofíticas, que podem trazer diversos benefícios como promoção de crescimento, devido a produção de fitohormônios, fixação biológica de nitrogênio, solubilização de fosfato, produção de sideróforos, entre outros. Este trabalho teve como objetivos (1) estudar a diversidade taxonômica de fungos micorrízicos associados a Gomesa recurva (2) identificar e caracterizar bactérias endofíticas associadas à Gomesa recurva R. Br. e Zygopetalum maxillare Lodd. Pelas análises filogenéticas e morfológicas, todos os isolados de G. recurva pertencem à uma nova espécie de Ceratobasidium. Foram obtidos cinco isolados de bactérias para cada espécie de orquídea. Pelo sequenciamento da região 16S rRNA, verificou-se que pertenciam aos gêneros Pseudomonas e Paraburkholderia, os quais, pelos testes in vitro, mostraram que possuem capacidade de realizar a fixação biológica de nitrogênio, de produzir fitohormônio ácido indol- 3-acético (AIA) e solubilizar de fosfato de cálcio. Os isolados de fungos e bactérias obtidos apresentam potencial para serem utilizados para a produção de mudas de orquídeas. Palavras-chave: Filogenia. Fungos. Bactérias. Fitohormônios.