Dopa-melanina, componente y factor de calidad de conidios de dos especies de Cordyceps Public Deposited
La melanina es un pigmento heterogéneo presente en todos los reinos biológicos con muchas funciones biológicas, principalmente relacionadas con el manejo del estrés ambiental. En algunas especies de hongos, la melanina está involucrada en una mayor virulencia contra plantas y animales; sin embargo, poco se sabe sobre la presencia y el tipo de melanina que se encuentra en los hongos entomopatógenos (HE), y de qué manera este pigmento puede influir en la calidad de los conidios de estos hongos utilizados para el control biológico de plagas. En este trabajo exploramos la presencia de melanina en conidios de Cordyceps fumosorosea CHE-CNRCB 303 y Cordyceps javanica ARSEF 3302. La melanina de ambos aislados fue purificada y caracterizada por UV, espectroscopía infrarroja transformada de Fourier (FT-IR) y resonancia paramagnética electrónica (RPE). La vía DOPA-melanina se estableció como la ruta utilizada por el género Cordyceps para sintetizar el pigmento, el cual presentó la capacidad de reducir el 2,2-difenil-1- picrilhidrazilo (DPPH), confirmando su capacidad antioxidante. Por otro lado, se produjeron conidios no melanizados, conidios con una concentración de melanina basal o normal y conidios con ~2 veces más melanina que aquella encontrada en los conidios normales. Estos últimos se obtuvieron de cultivos bajo una atmósfera modificada al 26% de oxígeno (AM), en contraste a los cultivados bajo una atmósfera normal (AN), cuya concentración de melanina se consideró como un nivel basal, por otro lado, los conidios no melanizados se obtuvieron de un cultivo con una concentración mínima necesaria de ácido kójico para inhibir la síntesis de melanina. La melanina y su concentración en los conidios de ambas especies que pertenecen al género Cordyceps mostró ser un importante factor de resistencia a diferentes tipos de estrés; tal es el caso de los conidios de la especie C. fumosorosea ARSEF 3302 provenientes de una AM, los cuales fueron más termotolerantes, mostraron mayor resistencia radiación UVB así como al insecticida dimetoato; además, tuvieron una mayor germinación y fueron más virulentos que aquellos conidios provenientes de un cultivo bajo una AN, mientras que aquellos conidios no melanizados mostraron menor resistencia a radiación UVB, menor termotolerancia, menor resistencia a dimetoato y fueron menos viables que los conidios cultivados bajo una AN. A través de esta serie de ensayos se comprobó por primera vez la influencia de la melanina en la resistencia de estos conidios a diferentes tipos de estrés; es decir, la concentración de melanina influye en la calidad en los conidios de las especies C. javanica CHE-CNRCB 303 y C. fumosorosea ARSEF 3302. Esta es la primera vez que se caracteriza la melanina y se verifica su influencia en la calidad de los conidios en dos especies de Cordyceps, que se utilizan ampliamente para el control de plagas. Este conocimiento podría mejorar tanto la persistencia de los conidios en el campo como la efectividad en el control biológico.
Melanins are heterogeneous pigments present in all biological kingdoms with many biological functions, mainly related to coping with environmental stress. In some fungal species, melanin is involved in higher virulence against plants and animals; however, little is known about the presence and type of melanin found in entomopathogenic fungi (EF), and how this pigment can influence the conidia quality of these fungi used for biological control of pests. In this work we explore the presence of melanin in conidia from Cordyceps fumosorosea CHE-CNRCB 303 and Cordyceps javanica ARSEF 3302. The melanin of both isolates was purified and characterized by UV, Fourier transformed infrared spectroscopy (FT-IR) and electron paramagnetic resonance (ERP). The DOPAmelanin pathway was confirmed as the route used by the Cordyceps genus to synthesize the pigment, which presented the ability to reduce 2,2-diphenyl-1- picrylhydrazyl (DPPH), confirming its antioxidant capacity. Moreover, conidia with different concentrations of melanin were produced: nonmelanized conidia (NA-K), conidia with basal or normal melanin concentration (NA) and conidia with ~2-fold more melanin (MA) than that found in normal conidia The MA conidia were obtained from cultures under a modified atmosphere at 26% oxygen (MA), NA conidia were obtained from a normal atmosphere with 21% oxygen (NA), while non-melanized conidia were obtained from a culture with a minimum concentration of kojic acid necessary to inhibit melanin synthesis. Melanin has shown an important role in the resistance in conidia of both Cordyceps species to different types of stress; such is the case of the conidia from an AM of the C. fumosorosea ARSEF 3302 strain, which were more thermotolerant, showed greater resistance to UVB radiation as well as to the insecticide dimethoate; In addition, they had a higher germination and were more virulent than those conidia from a culture under normal atmosphere (NA), while those non-melanized conidia showed lower resistance to UVB radiation, lower thermotolerance, lower resistance to dimethoate and were lower viable than those conidia grown under a NA. Through this series of tests, the influence of melanin on the resistance of these conidia to different types of stress was verified for the first time; that is, melanin is a quality factor in the conidia of the species C. javanica CHE-CNRCB 303 and C. fumosorosea ARSEF 3302. This is the first time that melanin has been characterized and its influence on the quality of conidia has been verified in two species of Cordyceps, which are widely used for pest control. This knowledge could improve both, the persistence of conidia in the field and the effectiveness of biological control.
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