In vitro ectomycorrhiza formation by monokaryotic and dikaryotic isolates of Pisolithus microcarpus in Eucalyptus grandis

Abstract

The formation of ectomycorrhizas by monokaryotic and dikaryotic isolates of Pisolithus microcarpus (Cooke & Massee) G. Cunn. in Eucalyptus grandis W. Hill ex Maid. was studied by in vitro synthesis in Petri dishes. The formation of ectomycorrhizas was observed for all strains tested. Ectomycorrhizas formed by the monokaryotic strains presented a sheath of hyphae around the roots and a Hartig net limited to the epidermis layer, typical of the angiosperm ectomycorrhizas. Colonization rates, a measure of the number of ectomycorrhizas in relation to the total number of lateral root tips, varied from 23 to 62%. Some monokaryotic strains stimulated the formation of lateral roots, promoting increases of up to 109% above the control. The presence of some of the isolates in the in vitro synthesis medium stimulated the production of thicker lateral root tips. The dimensions of the lateral roots tips and ectomycorrhizas varied from one isolate to the next, indicating a variation in their capacity to provoke morphological changes in the host plant roots. The dikaryotic strain M5M11 presented higher values for lateral root yield, number of ectomycorrhizas, and colonization percentage than the corresponding monokaryotic strains, M5 and M11. This indicated the possibility of selecting compatible performing monokaryotic isolates for the yield of superior dikaryotic strains. The set of monokaryotic strains tested varied greatly in their ability to colonize E. grandis roots and cause secondary metabolism-related morphological changes in roots, providing a wealth of model systems for the study of genetic, physiological, and morphogenetic processes involved in Pisolithus-Eucalyptus ectomycorrhiza formation.

A formação de ectomicorrizas por isolados monocarióticos e dicarióticos de Pisolithus microcarpus (Cooke & Massee) G. Cunn. em Eucalyptus grandis W. Hill ex Maid. foi estudada usando-se o método de síntese in vitro em placas de Petri. A formação de ectomicorrizas foi observada para todas as linhagens testadas. Ectomicorrizas formadas pelas linhagens monocarióticas apresentaram manto de hifas circundando a raiz e rede de Hartig limitada à camada da epiderme, típica de ectomicorrizas de angiospermas. As percentagens de colonização, correspondendo ao número de ectomicorrizas em relação ao total de raízes laterais curtas, variaram de 23 a 62%. Algumas linhagens monocarióticas estimularam a formação de raízes laterais curtas, promovendo aumentos médios de 109% em comparação com o controle. A presença de alguns dos isolados no meio de síntese in vitro estimulou a produção de raízes laterais de maior diâmetro. As dimensões das raízes laterais e das ectomicorrizas variaram com o isolado inoculado, indicando variações dentro da população testada na capacidade de provocar mudanças morfológicas nas raízes da planta hospedeira. O dicário M5M11 apresentou maiores valores para produção de raízes laterais, número de ectomicorrizas e percentagem de colonização em comparação com os isolados monocarióticos correspondentes, M5 e M11, indicando a possibilidade de se selecionar isolados compatíveis eficientes para a produção de dicários superiores. O conjunto de isolados monocarióticos testado variou quanto à capacidade de colonização das raízes de E. grandis e de causar mudanças morfológicas nas raízes relacionadas ao metabolismo secundário, constituindo sistema-modelo para o estudo da genética, da fisiologia e dos processos morfogenéticos envolvidos na formação de ectomicorriza entre Pisolithus e Eucalyptus.