Evaluation of the allergenicity of spore and mycelia extracts of Pisolithus tinctorius

The antigenic and allergenic chemical analysis of spore and mycelia extracts of Pisolithus tinctorius was carried out. The spores were collected from basidiocarps in plantations of Eucalyptus spp and the mycelia from culture in MNM medium. With basis on the fungus growth curve, the mycelia masses were obtained after 10, 20, 30, and 40 days of incubation, which correspond, respectively, to the beginning, middle and end of the log phase, and beginning of the decline phase. The mycelia masses, together with the spores, were submitted to the action of three extractors (Coca, Tris-HCl, and ammonium bicarbonate). The contents of carbohydrates and proteins were determined. The SDS-PAGE electrophoretical analysis revealed separate fractions in these extracts, besides common fractions, in function of cultivation time and extraction methods. The selected extracts for the allergic tests were the ones with the highest number of fractions. The prick-tests were conducted in 374 patients – rural workers, eucalyptus plantation works and college students. The positivity to the "prick test" with the antigenic extract of P. tinctorius was, respectively, 3.78%, 28.20% and 6.40%. Most prick-test positive patients (82.75%) also presented symptoms of respiratory allergy (asthma and rhinitis). There was no reactivity difference when the spore and mycelia extracts were employed. The analysis of the positive patients’ sera revealed the presence of IgE specific to the P. tinctorius antigens. Since Pisolithus tinctorius is found as mycorrhyza of Eucalyptus spp, and this plant is used in reforestation in most countries, the importance of that fungus should be regarded as a possible cause of respiratory allergies, especially in occupationally exposed workers

Cytotoxicity Induced by Extracts of Pisolithus tinctorius Spores on Human Cancer and Normal Cell Lines—Evaluation of the Anticancer Potential

Fungi have been considered a potential source of natural anticancer drugs. However, studies on these organisms have mainly focused on compounds present in the sporocarp and mycelium. The aim of this study was to assess the anticancer potential of fungal spores using a bioassay-guided fractionation with cancer and normal cell lines. Crude extracts from spores of the basidiomycetous fungus Pisolithus tinctorius were prepared using five solvents/solvent mixtures in order to select the most effective crude extraction procedure. A dichloromethane/methanol (DCM/MeOH) mixture was found to produce the highest extraction yield, and this extract was fractionated into 11 fractions. Crude extracts and fractions were assayed for cytotoxicity in the human osteocarcinoma cell line MG63, the human breast carcinoma cell line T47D, the human colon adenocarcinoma cell line RKO, and the normal human brain capillary endothelial cell line hCMEC/D3. Cytotoxicity was assessed by the 3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide (MTT) reduction assay. The results showed a reduction in cancer cell viability of approximately 95% with 4 of 11 fractions without a significant reduction in viability of hCMEC/D3 cells. Data demonstrated that spores of P. tinctorius might serve as an interesting source of compounds with potential anticancer properties.

Produção de compostos fenólicos durante a infecção ectomicorrízica por dois isolados de Pisolithus tinctorius em Eucalyptus urophylla in vitro

Devido à grande variedade fisiológica e morfológica entre os fungos ectomicorrízicos, é possível observar variações no seu comportamento durante o estabelecimento da simbiose. Este trabalho teve como objetivos caracterizar as etapas da infecção micorrízica por dois isolados de P. tinctorius em E. urophylla, além de verificar a ocorrência de defesas estruturais e bioquímicas na planta. Plântulas de E. urophylla foram inoculadas com os isolados de P. tinctorius obtidos de eucalipto (1604) ou de Pinus (185). Após 0, 12, 24, 72, 96 e 120 horas da inoculação com cada um dos isolados, foi efetuada a dosagem de compostos fenólicos no tecido radicular. Nestes mesmos períodos foram feitos cortes anatômicos das raízes para verificar o desenvolvimento da infecção. Os cortes histológicos não evidenciaram reações estruturais de defesa das plantas nestes períodos testados. No entanto, foi observada colonização mais rápida pelo isolado 1604, o qual iniciou a adesão à raiz 24 horas após a inoculação. O isolado 185 só foi observado na raiz após 96 horas. A dosagem de compostos fenólicos mostrou variação significativa durante a infecção pelo isolado 185 e maior concentração nas raízes inoculadas com este isolado após 96 horas da inoculação. Porém, este acúmulo não impediu a continuidade de seu desenvolvimento na raiz. Neste trabalho não foi observada relação entre o atraso na infecção pelo isolado 185 e a produção de compostos fenólicos pelas raízes.

Carbohydrate and Amino Acid Metabolism in the Eucalyptus globulus-Pisolithus tinctorius Ectomycorrhiza during Glucose Utilization1

The metabolism of [1-13C]glucose in Pisolithus tinctorius cv Coker & Couch, in uninoculated seedlings of Eucalyptus globulus bicostata ex Maiden cv Kirkp., and in the E. globulus-P. tinctorius ectomycorrhiza was studied using nuclear magnetic resonance spectroscopy. In roots of uninoculated seedlings, the 13C label was mainly incorporated into sucrose and glutamine. The ratio (13C3 + 13C2)/13C4 of glutamine was approximately 1.0 during the time-course experiment, indicating equivalent contributions of phosphoenolpyruvate carboxylase and pyruvate dehydrogenase to the production of α-ketoglutarate used for synthesis of this amino acid. In free-living P. tinctorius, most of the 13C label was incorporated into mannitol, trehalose, glutamine, and alanine, whereas arabitol, erythritol, and glutamate were weakly labeled. Amino acid biosynthesis was an important sink of assimilated 13C (43%), and anaplerotic CO2 fixation contributed 42% of the C flux entering the Krebs cycle. In ectomycorrhizae, sucrose accumulation was decreased in the colonized roots compared with uninoculated control plants, whereas 13C incorporation into arabitol and erythritol was nearly 4-fold higher in the symbiotic mycelium than in the free-living fungus. It appears that fungal utilization of glucose in the symbiotic state is altered and oriented toward the synthesis of short-chain polyols.

Fungal tyrosine betaine, a novel secondary metabolite from conidia of entomopathogenic Metarhizium spp. fungi

Fungi, including the entomopathogenic deuteromycete Metarhizium anisopliae, produce a wide diversity of secondary metabolites that either can be secreted or stored in specific developmental structures, e.g., conidia. Some secondary metabolites, such as pigments, polyols and mycosporines, are associated with pathogenicity and/or fungal tolerance to several stress-inducing environmental factors, including temperature and solar radiation extremes. Extracts of M. anisopliae var. anisopliae (strain ESALQ-1037) conidia were purified by chromatographic procedures and the isolated compounds analyzed by (1)H and (13)C nuclear magnetic resonance spectroscopy and high-resolution mass spectrometry. LC-MS analyses were carried out to search for mycosporines (the initial targets), but no compounds of this class were detected. A molecule whose natural occurrence was previously undescribed was identified. It consists of betaine conjugated with tyrosine, and the structure was identified as 2-([1-carboxy-2-(4-hydroxyphenyl)ethyl]amino)-N,N,N-trimethyl-2-oxoethanammonium. mannitol was the predominant compound in the alcoholic conidial extract, but no amino acids other than tyrosine were found to be conjugated with betaine in conidia. The fungal tyrosine betaine was detected also in conidial extracts of three other M. anisopliae var. anisopliae (ARSEF 1095, 5626 and 5749) and three M. anisopliae var. acridum isolates (ARSEF 324, 3391 and 7486), but it was not detected in Aspergillus nidulans conidial extract (ATCC 10074). (C) 2010 The British Mycological Society. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Crescimento e absorção de fósforo em plantas de Eucalyptus grandis associadas a fungos micorrízicos em diferentes doses de fósforo e potenciais de água do solo

Avaliaram-se a produção de parte aérea (MS), a absorção (CP) e a eficiência de utilização de fósforo (EUP) por plantas de Eucalyptus grandis inoculadas com Glomus etunicatum (Ge) e, ou, Pisolithus tinctorius (Pt), em diferentes combinações entre doses de P e potenciais hídricos do solo (ψ), utilizando-se técnica de raízes subdivididas em vasos geminados, em casa de vegetação. Um dos vasos do conjunto geminado continha os tratamentos em arranjo fatorial de duas doses de P (P60 e P120, correspondentes a adições de 60 e 120 mg dm-3 de solo), três ψ (-10, -40 e -300 kPa) e quatro tratamentos com inóculos fúngicos (não inoculado, Ge, Pt, Ge + Pt). Outro vaso do conjunto continha 4,5 litros de solução nutritiva, sem P. Independentemente da dose de P adicionada, a colonização por Ge foi reduzida com a diminuição do ψ. Quanto à colonização por Pt, observou-se ausência de resposta a ψ em P60 e aumento em P120. A colonização ectomicorrízica foi reduzida quando Pt foi inoculado concomitantemente a Ge. Aumentos do CP, em função do incremento do ψ, foram observados em P60 e P120. No entanto, MS e EUP responderam positivamente à elevação de ψ apenas em P120. A inoculação isolada com Ge não apresentou efeito sobre as plantas, nas combinações entre ψ e P. A colonização por Pt apresentou efeitos diferenciados sobre as plantas, dependendo das condições de ψ e P no solo. Na combinação P60 e -300 kPa, correspondente à situação de menor disponibilidade de P, observou-se efeito deletério da colonização por Pt, isolada ou concomitantemente com Ge, sobre a EUP das plantas. Efeitos positivos da inoculação isolada com Pt sobre o CP foram observados nas combinações entre P120 e ψ de -10 kPa e -40 kPa, embora apenas na segunda situação este maior CP tenha sido acompanhado de incremento da MS.

Efeito de ZN, Cd e Cu no comportamento de fungos ectomicorrízicos em meio de cultura

Os fungos ectomicorrízicos são capazes de tolerar concentrações de metais pesados tóxicas às plantas hospedeiras, apesar de serem adversamente influenciados pelo excesso de alguns metais. Avaliou-se o crescimento de um isolado de Pisolithus tinctorius e outro de Suillus bovinus em meio de cultura líquido com doses crescentes de sais de Zn, Cu ou Cd adicionados individualmente em frascos de 125 mL que continham 50 mL de meio Mellin-Norkrans modificado (MNM), em pH 4,8. Os fungos cresceram por 20 dias em câmara de crescimento a 28ºC. O crescimento dos fungos foi inibido com a elevação das concentrações dos metais, porém de forma diferenciada. As concentrações suficientes para inibir 50% do crescimento foram de 2,71 x 10-3 mol L-1 de Zn, 1,18 x 10-3 mol L-1 de Cu e 12,2 x 10-6 mol L-1 de Cd, para o P. tinctorius, e de 2,15 x 10-3 mol L-1 de Zn, 0,12 x 10-3 mol L-1 de Cu e 7,2 x 10-6 mol L-1 de Cd, para o S. bovinus. O efeito inibitório dos metais sobre o crescimento dos fungos seguiu a seguinte ordem decrescente: Cd > Cu > Zn. O isolado de S. bovinus apresentou tolerância ao Zn similar à observada para o P. tinctorius, mas foi menos tolerante que este em relação aos outros dois metais. O crescimento de P. tinctorius foi favorecido por pequena dose de Cu. A produção de pigmentos extracelulares nestes isolados foi estimulada por todos os metais estudados. O P. tinctorius, o mais tolerante, produziu mais pigmentos extracelulares por grama de micélio, o que sugere a relação positiva entre a capacidade de produção de pigmentos e a tolerância aos metais.

Tolerância de fungos ectomicorrízicos a metais pesados em meio de cultura adicionado de solo contaminado

Os fungos ectomicorrízicos podem proteger a planta hospedeira da toxidez dos metais pesados. Contudo, a contaminação excessiva do solo por metais pode inibir o crescimento e a atividade destes, prejudicando a simbiose micorrízica. Avaliou-se o crescimento de nove isolados de Pisolithus tinctorius, dois de Suillus bovinus e um de Scleroderma sp. quanto ao efeito da adição de misturas de solo contaminado por Zn, Cd, Cu e Pb com areia em meio Melin-Norkrans modificado líquido, tendo sido a mistura testada em várias proporções. A adição de solo contaminado ao meio de cultura reduziu o crescimento de todos os isolados, exceto o PT-306 em meio que continha a mistura de solo-areia com baixas proporções de solo contaminado. Os isolados apresentaram grande variação intra e interespecí-fica em relação à tolerância à contaminação do meio via solo contaminado. Em geral, os isolados de P. tinctorius foram mais tolerantes que os de S. bovinus e o de Scleroderma sp., destacando-se o isolado PT-306, que foi considerado tolerante. Os demais isolados estudados apresentaram respostas variadas, mostrando-se os isolados de S. bovinus considerados, na literatura, como tolerantes a Zn, sensíveis à adição de solo contaminado ao meio. A produção de pigmentos extracelulares pelos isolados PT-306 e SB foi estimulada pela adição de solo contaminado ao meio de cultura e a maior produção de pigmentos do PT-306 pode estar envolvida com a maior tolerância deste à contaminação por metais pesados. O crescimento do isolado PT-306 aumentou com a adição da mistura solo-areia com pequenas proporções de solo contaminado ao meio de cultura. A adição de solo contaminado ao meio de cultura mostrou-se eficiente para avaliação do impacto da contaminação do solo por vários metais sobre os fungos ectomicorrízicos.

Inibidor de tripsina em raízes de Eucalyptus urophylla

As raízes de eucalipto (Eucalyptus urophylla) podem estar associadas a fungos como Pisolithus tinctorius, formando uma simbiose conhecida como ectomicorriza, mas também podem estar colonizadas por fungos patogênicos, como Rhizoctonia solani, agente causal do tombamento de plantas em viveiros. O objetivo deste trabalho foi verificar a presença de atividade inibitória de tripsina, uma serino-protease, em raízes de E. urophylla e a atividade de tripsina em filtrados desses fungos. Alíquotas de extrato protéico bruto de raízes de E. urophylla e frações protéicas parcialmente purificadas por cromatografia de exclusão molecular, do tipo Sephacryl S-100-HR, foram testadas para atividade inibitória de tripsina. Proteínas do extrato ou das frações, quando incubadas com o substrato BAPNA (a-benzoil-arginina-p-nitroanilida) e tripsina comercial na presença de tampão Tris-HCl 0,1 M (pH 8,0), resultou em atividade de inibidor de tripsina ao redor de 80%. Filtrados de meios de cultura de P. tinctorius e R. solani foram parcialmente purificados em cromatografia de exclusão molecular, porém atividade de tripsina sobre o substrato BAPNA não foi verificada em nenhuma das frações. Portanto, não foi possível estabelecer uma correlação direta entre o inibidor da planta e proteases dos fungos. Os resultados apresentados abrem novas perspectivas para o estudo dessas proteínas nas interações entre patógenos e simbiontes para espécies de eucalipto.

Ultrastructural study of ectomycorrhizas on Pinus caribaea Morelet. var. hondurensis Barr. & Golf. seedlings

A ultraestrutura das ectomicorrizas formadas por Pinus caribaea var. hondurensis inoculado com Pisolithus tinctorius (Pers.) Coker & Couch e Telephora terrestris (Ehrenb.) Fr. foi analisada antes do transplantio dessas mudas para o campo, com o intuito de verificar se o fungo estava estabelecido nas raízes. Os fungos ectomicorrízicos inoculados formaram um manto compacto e bem desenvolvido nas raízes laterais. Nas hifas desse manto foram observados vacúolos, núcleos e septos dolipóricos, enquanto que no citoplasma das hifas da rede de Hartig, que ficam adjacentes às células corticais, foram freqüentemente observados vários núcleos, retículo endoplasmático e mitocôndrias polimórficas. Células corticais altamente vacuolizadas, contendo gotículas de material elétron-denso, apresentaram núcleo e algumas organelas na sua estreita região citoplasmática periférica. As ectomicorrizas de P. caribaea var. hondurensis apresentaram características ultraestruturais de uma associação compatível e fisiologicamente ativa.

Eucalypt NADP-Dependent Isocitrate Dehydrogenase1 : cDNA Cloning and Expression in Ectomycorrhizae

NADP-dependent isocitrate dehydrogenase (NADP-ICDH) activity is increased in roots of Eucalyptus globulus subsp. bicostata ex Maiden Kirkp. during colonization by the ectomycorrhizal fungus Pisolithus tinctorius Coker and Couch. To investigate the regulation of the enzyme expression, a cDNA (EgIcdh) encoding the NADP-ICDH was isolated from a cDNA library of E. globulus-P. tinctorius ectomycorrhizae. The putative polypeptide sequence of EgIcdh showed a high amino acid similarity with plant NADP-ICDHs. Because the deduced EgICDH protein lacks an amino-terminal targeting sequence and shows highest similarity to plant cytosolic ICDHs, it probably represents a cytoplasmic isoform. RNA analysis showed that the steady-state level of EgIcdh transcripts was enhanced nearly 2-fold in ectomycorrhizal roots compared with nonmycorrhizal roots. Increased accumulation of NADP-ICDH transcripts occurred as early as 2 d after contact and likely led to the observed increased enzyme activity. Indirect immunofluorescence microscopy indicated that NADP-ICDH was preferentially accumulated in the epidermis and stele parenchyma of nonmycorrhizal and ectomycorrhizal lateral roots. The putative role of cytosolic NADP-ICDH in ectomycorrhizae is discussed.

Produtos naturais do fungo Lithus Tinctorius

Tese submetida para provas de doutoramento em Química na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa

Compatibility and ectomycorrhiza formation among Pisolithus Isolates and Eucalyptus spp

Twenty-nine isolates of the ectomycorrhiza fungus Pisolithus sp. from different geographical and host origins were tested for their ability to form ectomycorrhizae on Eucalyptus grandis and E. urophylla seedlings under greenhouse conditions. The ectomycorrhiza-forming capacity of isolates varied greatly from one eucalypt species to the other. All isolates from Eucalyptus, nine from Pinus spp. and two isolates from unknown hosts formed mycorrhizae with E. grandis and E. urophylla. Root colonization rates varied from 0 to 5.2 % for all Pinus isolates and those from unknown hosts. Colonization rates for these isolates were lower than those observed for Eucalyptus isolates (0.8 to 89.4 %). Three isolates from unknown hosts formed mycorrhizae with neither Eucalyptus species. The main characteristic for distinguishing Pinus from Eucalyptus isolates was mantle color. These data corroborate previous results obtained in our laboratory indicating that the isolates tested represent at least two distinct different species within the genus Pisolithus.

Formação de ectomicorrizas por monocários e dicários de Pisolithus sp. e interações nutricionais em Eucalyptus grandis

A germinação de basidiósporos de Pisolithus spp. dá origem a monocários, caracterizados por possuírem um único núcleo haplóide por célula. No campo, o eucalipto associa-se a micélios dicarióticos de Pisolithus spp., não havendo relatos sobre a capacidade dos monocários em estabelecer a associação ectomicorrízica com a planta hospedeira nessas condições. Embora os monocários de Pisolithus sp. sejam capazes de formar a associação ectomicorrízica in vitro, nada se sabe sobre a capacidade dessas estirpes em promover a absorção de nutrientes e o crescimento do eucalipto. O objetivo deste trabalho foi estudar a formação de ectomicorrizas por isolados monocarióticos e dicarióticos de Pisolithus sp. em Eucalyptus grandis, sob condições de casa de vegetação, bem como investigar as relações entre o estabelecimento da associação e o crescimento e a absorção de P, Ca, Mg, K, Cu e Zn pelas plantas. Caracterizou-se, também, a produção de massa seca micelial e a absorção de nutrientes pelos isolados fúngicos in vitro. Os isolados monocarióticos e dicarióticos testados variaram na produção de massa seca micelial e na capacidade de absorção de nutrientes. Em geral, os monocários apresentaram maiores índices de eficiência de utilização de nutrientes do que os dicários. Todos os isolados monocarióticos e dicarióticos formaram ectomicorrizas típicas quando associados com E. grandis. A presença dos isolados fúngicos monocarióticos associados às raízes laterais resultou em aumento do diâmetro radial das células da epiderme radicular, característico das ectomicorrizas de eucalipto, indicando que os monocários, à semelhança dos dicários, são capazes de produzir reguladores de crescimento. As médias de percentagem de colonização das raízes pelos isolados monocarióticos e dicarióticos variaram de 12 a 76 %. A absorção de Ca, Mg e K foi estimulada de forma expressiva pela presença das ectomicorrizas, com aumentos de até 760 vezes, demonstrando a relevância dessa associação no suprimento desses macronutrientes, especialmente o Ca. Alguns isolados monocarióticos são tão eficientes quanto os dicários na colonização radicular e na absorção de nutrientes. A caracterização dos monocários de Pisolithus sp. é necessária para se estabelecer a seleção e o cruzamento dos isolados com características desejáveis, visando ao melhoramento genético e à maior eficiência da associação simbiótica. Este trabalho constitui o primeiro relato das interações nutricionais entre monocários de Pisolithus sp. e a planta hospedeira.

Total lipid and fatty acid accumulation during basidiospore formation in the ectomycorrhizal fungus Pisolithus sp.

The basidiospores of Pisolithus sp. contain large amounts of lipids, indicating provision for future germination in the host rhizosphere. However, the accumulation, composition, and mobilization of lipids during formation and germination of these spores are largely unknown. In this study, lipid storage and fatty acid composition during basidiosporogenesis were analyzed in fresh basidiocarps using bright-field microscopy and gas chromatography. Abundant lipid bodies are found in the hyphae, basidia, and basidiospores of fungal basidiocarps. This evidences a considerable C transport in the basidiocarp to meet the C demand during basidiospore formation. Fatty acid composition analysis revealed the presence of 24 compounds with chains of 9 to 18 C atoms, either saturated or insaturated, with one or two insaturations. The fatty acid composition and content varied according to the developmental stage of the peridioles. In free basidiospores, the predominant compounds were 16:0, 16:1w5c, 18:1w9c, and 18:2w6,9c/18:0ante, at concentrations of 76, 46, 192, and 51 µg g-1 dry matter, respectively. Our results indicate that oleic acid is the major constituent of lipid reserves in Pisolithus sp. basidiospores. Further studies are being conducted to determine the factors that induce lipid mobilization during spore germination.