Published April 30, 2021
| Version v1
Publication
Open
Tolerance to Abiotic Factors of Microsclerotia and Mycelial Pellets From Metarhizium robertsii, and Molecular and Ultrastructural Changes During Microsclerotial Differentiation
Creators
- 1. Centro Científico Tecnológico - La Plata
- 2. Universidad Nacional de La Plata
- 3. Universidade Federal de Goiás
- 4. Brazilian Agricultural Research Corporation
Description
Metarhizium species fungi are able to produce resistant structures termed microsclerotia, formed by compact and melanized threads of hyphae. These propagules are tolerant to desiccation and produce infective conidia; thus, they are promising candidates to use in biological control programs. In this study, we investigated the tolerance to both ultraviolet B (UV-B) radiation and heat of microsclerotia of Metarhizium robertsii strain ARSEF 2575. We also adapted the liquid medium and culture conditions to obtain mycelial pellets from the same isolate in order to compare these characteristics between both types of propagules. We followed the peroxisome biogenesis and studied the oxidative stress during differentiation from conidia to microsclerotia by transmission electron microscopy after staining with a peroxidase activity marker and by the expression pattern of genes potentially involved in these processes. We found that despite their twice smaller size, microsclerotia exhibited higher dry biomass, yield, and conidial productivity than mycelial pellets, both with and without UV-B and heat stresses. From the 16 genes measured, we found an induction after 96-h differentiation in the oxidative stress marker genes MrcatA, MrcatP, and Mrgpx; the peroxisome biogenesis factors Mrpex5 and Mrpex14/17; and the photoprotection genes Mrlac1 and Mrlac2; and Mrlac3. We concluded that an oxidative stress scenario is induced during microsclerotia differentiation in M. robertsii and confirmed that because of its tolerance to desiccation, heat, and UV-B, this fungal structure could be an excellent candidate for use in biological control of pests under tropical and subtropical climates where heat and UV radiation are detrimental to entomopathogenic fungi survival and persistence.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تستطيع فطريات أنواع الميتاريزيوم إنتاج هياكل مقاومة تسمى التصلب المجهري، والتي تتكون من خيوط مضغوطة وميلانية من الخيوط. هذه التكاثرات متسامحة مع الجفاف وتنتج مخاريط معدية ؛ وبالتالي، فهي مرشحة واعدة لاستخدامها في برامج المكافحة البيولوجية. في هذه الدراسة، حققنا في تحمل كل من الأشعة فوق البنفسجية B (UV - B) وحرارة التصلب المجهري لسلالة Metarhizium robertsii ARSEF 2575. قمنا أيضًا بتكييف الوسط السائل وظروف الاستنبات للحصول على كريات فطرية من نفس العزل من أجل مقارنة هذه الخصائص بين كلا النوعين من البروبيول. تابعنا التكوين الحيوي للبيروكسيسوم ودرسنا الإجهاد التأكسدي أثناء التمايز من المخاريط إلى التصلب المجهري عن طريق الفحص المجهري الإلكتروني للإرسال بعد التلطيخ بعلامة نشاط البيروكسيداز وبنمط التعبير عن الجينات التي يحتمل أن تشارك في هذه العمليات. وجدنا أنه على الرغم من صغر حجمها مرتين، إلا أن التصلب المجهري أظهر كتلة حيوية جافة وعائد وإنتاجية أعلى من الكريات الفطرية، سواء مع أو بدون الأشعة فوق البنفسجية والضغوط الحرارية. من الجينات الـ 16 التي تم قياسها، وجدنا تحريضًا بعد تمايز 96 ساعة في جينات علامة الإجهاد التأكسدي MrcatA و MrcatP و Mrgpx ؛ عوامل التكوين الحيوي البيروكسيسومي Mrpex5 و Mrpex14/17 ؛ وجينات الحماية الضوئية Mrlac1 و Mrlac2 ؛ و Mrlac3. وخلصنا إلى أن سيناريو الإجهاد التأكسدي يحدث أثناء تمايز التصلب المجهري في M. robertsii وأكدنا أنه بسبب تحمله للجفاف والحرارة والأشعة فوق البنفسجية، يمكن أن يكون هذا الهيكل الفطري مرشحًا ممتازًا للاستخدام في المكافحة البيولوجية للآفات في ظل المناخات الاستوائية وشبه الاستوائية حيث تكون الحرارة والأشعة فوق البنفسجية ضارة ببقاء الفطريات المسببة للأمراض الحشرية واستمرارها.Translated Description (French)
Les champignons des espèces Metarhizium sont capables de produire des structures résistantes appelées microsclérotes, formées par des fils compacts et mélanisés d'hyphes. Ces propagules sont tolérantes à la dessiccation et produisent des conidies infectieuses ; elles sont donc des candidats prometteurs à utiliser dans les programmes de lutte biologique. Dans cette étude, nous avons étudié la tolérance à la fois au rayonnement ultraviolet B (UV-B) et à la chaleur des microsclérotes de la souche de Metarhizium robertsii ARSEF 2575. Nous avons également adapté les conditions de milieu liquide et de culture pour obtenir des culots mycéliens à partir du même isolat afin de comparer ces caractéristiques entre les deux types de propagules. Nous avons suivi la biogenèse des peroxysomes et étudié le stress oxydatif lors de la différenciation des conidies aux microsclérotes par microscopie électronique à transmission après coloration avec un marqueur d'activité peroxydase et par le patron d'expression des gènes potentiellement impliqués dans ces processus. Nous avons constaté que, malgré leur taille deux fois plus petite, les microsclérotes présentaient une biomasse sèche, un rendement et une productivité conidienne plus élevés que les granulés mycéliens, avec et sans contraintes UV-B et thermiques. À partir des 16 gènes mesurés, nous avons trouvé une induction après une différenciation de 96 h dans les gènes marqueurs de stress oxydatif MrcatA, MrcatP et Mrgpx ; les facteurs de biogenèse des peroxysomes Mrpex5 et Mrpex14/17 ; et les gènes de photoprotection Mrlac1 et Mrlac2 ; et Mrlac3. Nous avons conclu qu'un scénario de stress oxydatif est induit lors de la différenciation des microsclérotes chez M. robertsii et avons confirmé qu'en raison de sa tolérance à la dessiccation, à la chaleur et aux UV-B, cette structure fongique pourrait être un excellent candidat pour une utilisation dans la lutte biologique contre les ravageurs dans les climats tropicaux et subtropicaux où la chaleur et le rayonnement UV nuisent à la survie et à la persistance des champignons entomopathogènes.Translated Description (Spanish)
Los hongos de la especie Metarhizium son capaces de producir estructuras resistentes denominadas microesclerocios, formadas por hilos compactos y melanizados de hifas. Estos propágulos son tolerantes a la desecación y producen conidios infecciosos; por lo tanto, son candidatos prometedores para su uso en programas de control biológico. En este estudio, investigamos la tolerancia tanto a la radiación ultravioleta B (UV-B) como al calor de los microesclerocios de Metarhizium robertsii cepa ARSEF 2575. También adaptamos el medio líquido y las condiciones de cultivo para obtener pellets miceliales del mismo aislado con el fin de comparar estas características entre ambos tipos de propágulos. Seguimos la biogénesis del peroxisoma y estudiamos el estrés oxidativo durante la diferenciación de conidios a microesclerocios mediante microscopía electrónica de transmisión después de la tinción con un marcador de actividad de peroxidasa y por el patrón de expresión de genes potencialmente involucrados en estos procesos. Encontramos que a pesar de su tamaño dos veces más pequeño, los microesclerocios exhibieron mayor biomasa seca, rendimiento y productividad conidial que los pellets miceliales, tanto con como sin UV-B y estrés térmico. De los 16 genes medidos, encontramos una inducción después de 96 h de diferenciación en los genes marcadores de estrés oxidativo MrcatA, MrcatP y Mrgpx; los factores de biogénesis de peroxisomas Mrpex5 y Mrpex14/17; y los genes de fotoprotección Mrlac1 y Mrlac2; y Mrlac3. Concluimos que se induce un escenario de estrés oxidativo durante la diferenciación de microesclerocios en M. robertsii y confirmamos que debido a su tolerancia a la desecación, el calor y los rayos UV-B, esta estructura fúngica podría ser un excelente candidato para su uso en el control biológico de plagas en climas tropicales y subtropicales donde el calor y la radiación UV son perjudiciales para la supervivencia y persistencia de hongos entomopatógenos.Files
pdf.pdf
Files
(6.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:491d875dc42b25ee6d981751b3acb240
|
6.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التسامح مع العوامل اللاأحيائية للتصلب المجهري والكريات الفطرية من Metarhizium robertsii، والتغيرات الجزيئية والبنية الفوقية أثناء التمايز المجهري
- Translated title (French)
- Tolérance aux facteurs abiotiques des microsclérotes et des pastilles mycéliennes de Metarhizium robertsii, et changements moléculaires et ultrastructuraux au cours de la différenciation microsclérotique
- Translated title (Spanish)
- Tolerancia a los factores abióticos de los microesclerocios y pellets miceliales de Metarhizium robertsii, y cambios moleculares y ultraestructurales durante la diferenciación microesclerocial
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3158883883
- DOI
- 10.3389/ffunb.2021.654737
References
- https://openalex.org/W122677060
- https://openalex.org/W1486228890
- https://openalex.org/W1513618424
- https://openalex.org/W1566800357
- https://openalex.org/W1581269155
- https://openalex.org/W1602106810
- https://openalex.org/W1607134530
- https://openalex.org/W1906981459
- https://openalex.org/W1963731442
- https://openalex.org/W1966393681
- https://openalex.org/W1968423853
- https://openalex.org/W1970670939
- https://openalex.org/W1979935693
- https://openalex.org/W1980978115
- https://openalex.org/W1990246673
- https://openalex.org/W1996277355
- https://openalex.org/W1998910781
- https://openalex.org/W2008140778
- https://openalex.org/W2017319917
- https://openalex.org/W2017715171
- https://openalex.org/W2026257427
- https://openalex.org/W2026310756
- https://openalex.org/W2029858630
- https://openalex.org/W2044517197
- https://openalex.org/W2045611995
- https://openalex.org/W2047139635
- https://openalex.org/W2059699393
- https://openalex.org/W2060033170
- https://openalex.org/W2063251134
- https://openalex.org/W2068729264
- https://openalex.org/W2074687883
- https://openalex.org/W2081139770
- https://openalex.org/W2088189912
- https://openalex.org/W2089396508
- https://openalex.org/W2092011432
- https://openalex.org/W2092064195
- https://openalex.org/W2107396843
- https://openalex.org/W2109581867
- https://openalex.org/W2122730621
- https://openalex.org/W2124655515
- https://openalex.org/W2148176222
- https://openalex.org/W2149557470
- https://openalex.org/W2150111600
- https://openalex.org/W2151266813
- https://openalex.org/W2163555160
- https://openalex.org/W2167962318
- https://openalex.org/W2167982163
- https://openalex.org/W2239390799
- https://openalex.org/W2341730604
- https://openalex.org/W2342512789
- https://openalex.org/W238804518
- https://openalex.org/W2407982543
- https://openalex.org/W2508054982
- https://openalex.org/W2562834462
- https://openalex.org/W2574104628
- https://openalex.org/W2576498645
- https://openalex.org/W2607063758
- https://openalex.org/W2751320536
- https://openalex.org/W2756528268
- https://openalex.org/W2789204016
- https://openalex.org/W2792467281
- https://openalex.org/W2794098302
- https://openalex.org/W2795292710
- https://openalex.org/W2807890093
- https://openalex.org/W2810596370
- https://openalex.org/W2887090195
- https://openalex.org/W2908168444
- https://openalex.org/W2920505427
- https://openalex.org/W2935872157
- https://openalex.org/W2973639298
- https://openalex.org/W2979848930
- https://openalex.org/W2998361873
- https://openalex.org/W3023451331
- https://openalex.org/W3086504598
- https://openalex.org/W3112314384
- https://openalex.org/W4211175300
- https://openalex.org/W4254687493
- https://openalex.org/W4399639995