Virulence, ligninolytic enzymes and metabolic profile of Cryphonectria parasitica virulent and hypovirulent strains Converted by CHV1 hypovirus

• Autores: Omar Abdelaziz Ouni, Lurdes Jorge, Luísa Moura, Valentim Coelho, Eugénia Gouveia
• Localización: Millenium, ISSN-e 1647-662X, Serie 2, Nº. 13, 2020, págs. 11-21
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Virulencia, enzimas ligninolíticas y perfil metabólico de Cryphonectria parasitica en cepas virulentas e hypovirulentas convertidas por CHV1 hipovirus
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  • español

    Introducción: Cryphonectria parasitica, el agente causal del Chancro del castaño, causa lesiones con necrosis (chancros corticales) en la corteza de los troncos y ramas de los árboles de hospedadores susceptibles. Cryphonectria hypovirus 1 (CHV1) y reduce la virulencia (hipovirulencia) con alteración de la morfología del hongo en cultivo (pigmentación y capacidad de esporulación). Por estas características, el micovirus CHV1 se usa en Europa como agente de control biológico del Chancro del castaño.

    Objetivos: El objetivo de este proyecto es comprender el efecto del hipovirus en la virulencia del hongo mediante la comparación de la producción de algunas enzimas ligninolíticas y de los perfiles metabólicos de algunas cepas virulentas e hipovirulentas (convertidas y originales).

    Métodos: La virulencia de cada aislado se evaluó inoculando el micelio del hongo en manzanas (cv. Golden Delicious) y en ramas separadas de castaño con un año de crecimiento. Para la detección de la actividad de las enzimas ligninolíticas (lacasas, peroxidasas y celulasas) se utilizaron varios sustratos y compuestos indicadores. El perfil metabólico de C. parasitica fue evaluado por el sistema Biolog FF utilizando 95 fuentes de carbono distintas.

    Resultados: Se constató que las cepas virulentas causan lesiones significativamente más grandes en las ramas de castaño (p < 0,05) y producen más enzimas ligninolíticas. El uso de Biolog FF MicroPlates indicaron que el uso de 95 fuentes de carbono por los cinco aislados de C. parasitica eran significativamente diferentes (p <0.001), cuando los sustratos se agruparon en seis tipos de compuestos químicos. Los valores más altos de AWCD se obtuvieron para carbohidratos, ácidos carboxílicos y polímeros, y los valores más bajos para las aminas /amidas, aminoácidos y compuestos diversos.

    Conclusiones: La evaluación de la virulencia de las cepas de C. parasitica es importante para estudiar los procesos de hipovirulencia mediados por el hipovirus CHV1. Las ramas de castaño fueron, en nuestro estudio, más adecuadas que las manzanas para discriminar cepas hipovirulentas y virulentas de C. parasitica. Los aislados virulentos mostraron una mayor actividad de lacasa inducible por ácido tánico (Lac3) y otras enzimas ligninolíticas (LiP, MnP y celulasa) en comparación con los hipovirulentos. Los resultados de los perfiles metabólicos obtenidos muestran que algunos grupos químicos de sustratos fueron más consumidos por cepas hipovirulentas. Estos estudios pueden conducir a nuevas perspectivas para entender el proceso biológico utilizado por el hipovirus, por lo tanto, esto puede sugerir que este es un método para discriminar cepas hipovirlulentas y para estudiar la ecología y la aptitud de campo de estas cepas de hongos.

  • English

    Introduction: Cryphonectria parasitica, the causal agent of chestnut blight, causes necrotic lesions (so-called cankers) on the bark of stems and branches of susceptible host trees. Cryphonectria hypovirus 1 (CHV1) infects C. parasitica and reduces the fungus virulence (hypovirulence) and alters the fungus morphology in culture (pigmentation and sporulation capacity). By these characteristics, the strains with hypovirus CHV1 are used in Europe as a biological control agent of chestnut blight.

    Objectives: The aim of this work is to understand the effect of hypovirus on fungi virulence by comparing the production of some lignin-degrading enzymes and the metabolic profiles of some isogenic virulent and hypovirulent (converted and original) strains.

    Methods: The virulence of each strain was evaluated by mycelial inoculation on apple fruits (cv. Golden Delicious) and on detached, one year old, chestnut branches. To detect the activity of ligninolytic enzymes (laccases, peroxidases and cellulases), various substrates and indicator compounds were used. The metabolic profile of C. parasitica was evaluated by the Biolog FF system using 95 different carbon sources.

    Results: Virulent strains were found to cause more significant necrotic lesions in chestnut branches (p<0.05) and to produce larger lignin-degrading enzymes. The use of Biolog FF MicroPlates indicated that the use of 95 carbon sources five isolates of C. parasitica were significantly different (p <0.001), when the substrates were grouped into six types of chemical compounds. The highest AWCD values were obtained for carbohydrates, carboxylic acids and polymers, and the lowest values for amines/amides, amino acids and miscellaneous.

    Conclusions: Virulence evaluation of C. parasitica strains is important to study the hypovirulence processes mediated by the hypovirus CHV1. The detached branches of chestnut were, in our study, more suitable than apple fruits test in discriminating hypovirulent from virulent strains of C. parasitica. Virulent strains showed higher activity of acid-tannic inducible laccase (Lac3) and other lignin-degrading enzymes (LiP, MnP, and cellulase) when compared with hypovirulent ones. The results of the metabolic profiles studies may lead to new perspectives for understanding the biological process used by the hypovirus therefore, this may suggest a method for discriminating hypovirulent strains and study ecology and field fitness in this fungal strains.