Cronología de la taxonomía y cladística de los glomeromicetos

Chronology of the taxonomy and cladistics of glomeromycetes

Isaac A. Salmerón-Santiago, Martha E. Pedraza-Santos, Laura S. Mendoza-Oviedo y Ana T. Chávez-Bárcenas*

Facultad de Agrobiología "Presidente Juárez", Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Paseo Lázaro Cárdenas S/N esq. Berlín, Colonia Viveros. 60190, Uruapan, Michoacán, México. *Autor para correspondencia: atchavez@umich.mx

Recibido: 10 de Febrero del 2014
Aceptado: 18 de Febrero del 2015

RESUMEN

Los hongos micorrizógenos arbusculares (HMA) son biótrofos obligados de plantas y constituyen uno de los grupos de microorganismos del suelo de distribución más extensa. Una parte fundamental del estudio de estos organismos se ha enfocado a su clasificación, taxonomía y establecimiento de relaciones evolutivas entre HMA. El proceso en el desarrollo de este conocimiento puede ser separado en tres etapas importantes a partir de las primeras observaciones reportadas de estos microorganismos. La primera etapa corresponde al reconocimiento de la diversidad de especies dentro del género Endogone (Zygomycota) y su división en los géneros de HMA Gigaspora, Acaulospora, Glomus y Sclerocystis, así como en los géneros Modicella, Glaziella y Endogone, que no forman micorriza, todos ellos subordinados a Endogonaceae. La segunda etapa involucra el estudio de distintas características morfológicas comunes dentro del grupo de HMA que fueron suficientes para sustentar su separación en un grupo monofilético a nivel de orden (Glomales). Finalmente, la tercer etapa comprende los estudios más recientes en los que se incluye el uso de herramientas de biología molecular, aunado a las observaciones de las características morfológicas, en donde una de las aportaciones más significativas fue identificar y colocar al grupo de HMA en una posición taxonómica superior, agrupando las especies que integraban al orden Glomales en el phylum Glomeromycota. En la presente revisión se aborda cada una de estas etapas en forma detallada, además se presenta un panorama general de los distintos movimientos taxonómicos a los que los HMA han sido sujetos a lo largo de la historia de su estudio.

Palabras clave: Glomeromycota, filogenia, hongos formadores de micorriza.

ABSTRACT

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are obligate biotrophs of higher plants and constitute one of the most widespread groups of soil microorganisms. Classification, taxonomy and description of evolutionary relationships among AMF have been a fundamental part on the study of such organisms. Development of this knowledge can be separated into three major stages starting from the first reported observations of these microorganisms. The first stage corresponds to the recognition of morphological diversity among the species clustered in the genera Endogone (Zygomycota), and its separation into the AMF genera Gigaspora, Acaulospora, Glomus and Sclerocystis, and the non-mycorrhizal Modicella, Glaziella and Endogone, all of these subordinated to Endogonaceae. The second stage involves the study of common morphological features that resulted from the separation of AMF species in a monophyletic group at the rank of an order (Glomales). Finally, the third stage comprises most recent studies thatrely on the use of molecular biology tools coupled with observation of morphological features. One of the most significant contributions of this period was placing AMF species in a higher taxa rank and grouping the species in the Glomales Order into the phylum Glomeromycota. This review addresses these three stages in detail, and provides a general view of the distinct taxonomical changes in AMF classification.

INTRODUCCIÓN

Los hongos micorrizógenos arbusculares (HMA) son microorganismos del suelo que forman asociaciones mutualistas con las raíces de alrededor de 75 % de las plantas terrestres, y entre ellos la especie Glomeromycota es capaz de establecer este tipo de simbiosis mutualista con cianobacterias del género Nostoc (Schüβler et al., 2006; Smith y Read, 2008). Gran parte de los estudios dedicados al conocimiento de la simbiosis han demostrado que los HMA son capaces de mejorar la adquisición de nutrientes, en especial del fósforo, además de conferir a las plantas resistencia o tolerancia a distintos tipos de estrés de origen biótico y abiótico. Asimismo, se ha reportado la influencia que tienen estos microorganismos sobre la mejora en la producción de plantas de interés agrícola, y más aún se consideran capaces de mejorar la calidad de los alimentos (Hart y Forsythe, 2012).

La descripción de las estructuras propias de la asociación micorrícica del tipo arbuscular en el interior de raíces de plantas se atribuye a Nágeli en 1842, y a pesar de que en años posteriores se tienen reportes de la descripción de este tipo de asociación, como las de Rayner (1926-1927) que citaron otras observaciones sobre la simbiosis, el estudio riguroso de los HMA comenzó más de 100 años después (Koide y Mosse, 2004).

La evidencia fósil indica que estos microorganismos forman asociaciones micorrícicas con las plantas desde hace 400 millones de años, y que tales asociaciones pudieron haber tenido influencia durante las etapas de colonización de las plantas sobre la corteza terrestre (Remy et al., 1994). De igual manera, se ha brindado evidencia clara para suponer que las especies de HMA divergieron desde el Devónico temprano, al encontrar fósiles con estructuras morfológicas similares a las que se observan en las especies existentes en la actualidad (Dotzler et al., 2006, 2009). Otros análisis fósiles describen la presencia de estructuras similares a las descritas para glomeromicetos en estratos provenientes del Ordovícico, con una antigüedad de 460 millones de años (Redecker et al., 2000a).

Antes del uso de herramientas de biología molecular, la clasificación de los HMA estaba sujeta principalmente al análisis de las características morfológicas y subcelulares de las esporas, que por las características propias de estos hongos propició la formación de grupos polifiléticos. En la actualidad, el acoplamiento de las técnicas moleculares con la observación de las características microscópicas de las estructuras de estos hongos, ha permitido realizar análisis más complejos encaminados a generar una clasificación monofilética a distintos niveles taxonómicos y agrupar a los HMA dentro del phylum Glomeroycota (Schüβler et al., 2001), y de igual manera se han podido establecer sus relaciones filogenéticas con otros grupos de hongos. Aún existen diferencias entre distintos grupos de investigación en cuanto a su clasificación.

INICIOS EN LA CLASIFICACIÓN DE LOS HONGOS MICORRIZÓGENOS ARBUSCULARES

Inicialmente, los HMA se colocaron en Endogone junto con otros hongos macroscópicos que no formaban asociaciones micorrícicas, al tomar como base las similitudes de las estructuras descritas por Link en 1809 (Koide y Mosse, 2004), donde se incluyen especies caracterizadas por la formación de zigosporas, clamidosporas acrógenas con paredes gruesas o esporas con paredes delgadas que se desarrollaban dentro de un esporangio y se incluye dentro de la familia Endogonaceae a Endogone, Sclerocystis, Sphaeroceas y Glaziella (Thaxter, 1922; Almeida y Schenck, 1990; Koide y Mosse, 2004).

Años después y hasta inicio de la década de los 70, los estudios que se realizaron para conocer el efecto de los HMA en plantas, así como en lo concerniente a su clasificación y taxonomía, confirmaban su integración en Endogone. Durante este periodo se comprueba de manera experimental que algunas especies incluidas en este género forman endomicorriza. Mosse (1953) realiza experimentos de inoculación en plántulas de fresa con una especie de Endogone en sustratos estériles, a partir de los cuales logró observar estructuras típicas de la asociación micorrícica del tipo arbuscular. En esta época también se desarrollan las técnicas de aislamiento y visualización de estructuras intrarradicales, así como los primeros análisis descriptivos de esporas de especies relacionadas con la formación de endomicorriza.

Entre estas técnicas destacan las modificaciones realizadas a los procedimientos de tamizado húmedo y decantación que inicialmente se habían desarrollado para la extracción de nematodos del suelo que permitieron el aislamiento de esporas de hongos micorrizógenos (Gerdemann y Nicolson, 1963), y el método de tinción para la visualización anatómica de las estructuras intrarradicales desarrollado por Phillips y Hayman (1970). Mosse y Bowen (1968) establecen caracteres morfológicos de las esporas de Endogone para su identificación y estudio sistemático al realizar observaciones detalladas del contenido interno, pared, color, tamaño, forma e hifa de sostén de las esporas; de acuerdo con ello introducen nombres descriptivos como "bulbosa reticulada", "blanca reticulada", "vacuolada amarilla" y "café-rojiza vaculoada", entre otras.

En 1968, Nicolson y Gerdemann realizan una modificación de Endogone para añadir especies formadoras de clamidosporas (E. mosseae, E. macrocarpa var. caledonia y E. macrocarpa var. geospora). También incluyen especies formadoras de zigosporas hasta entonces desconocidas, cuyas características eran distintas a las especies previamente descritas en Endogone relacionadas con la formación de endomicorriza (E. heterogama, E. gigantea y E. calospora).

Para 1969, Gerdemann enlista varias especies de Endogone (E. fasciculata, E. mosseae, E. macrocarpa var. geosopora, E. macrocarpa var. caledonia, E. gigantea, E. heterogama, E. calospora), así como diferentes especies dentro del género sin identificar de acuerdo con Mosse y Bowen (1968) y descritas como "blancas reticuladas", "esporas sésiles color miel" y "esporas funeliformes". E. fasciculata y E. microcarpa se describen como especies que producen esporocarpos con la presencia de clamidosporas y zigosporas. En esta publicación se menciona que distintos autores pensaban en la posibilidad de que algunas especies de Endogone hubieran perdido la capacidad de formar esporocarpos. De igual manera se incluían Glaziella y Sclerocystis en Endogonaceae (Gerdemann, 1969).

DESCRIPCIÓN DE NUEVOS GÉNEROS EN LA FAMILIA ENDOGONACEAE ASOCIADOS A LA FORMACIÓN DE MICORRIZA ARBUSCULAR

En 1974, Gerdemann y Trappe reevaluaron la clasificación de las especies agrupadas en Endogonaceae, en atención a su gran variabilidad morfológica. A partir de esta reclasificación se comienza a reconocer y separar a especies con características morfológicas y fisiológicas distintivas entre los HMA. Por ejemplo, Acaulospora y Gigaspora se separan de Endogone y se adopta el nombre de azigospora para referirse a la estructura de reproducción de estos organismos, para denotar así su origen asexual y hacer distinción con las zigosporas.

En Gigaspora se identifican estructuras propias del micelio extrarradical, las cuales se refieren como vesículas formadas en el suelo, que se interpretan como vesículas subesporangiales o formas vestigiales de esporangios. Estas estructuras fueron observadas anteriormente por Nicolson y Gerdemann (1968), y posteriormente serían conocidas como células auxiliares. De igual manera se describe la formación de esporas de Acaulospora a partir de una vesícula terminal en el micelio, la cual sería más adelante denominada como sáculo. Se restituye el género Glomus descrito por Tulasne y Tulasne (1845), que hasta entonces no se descartaba la posibilidad de que fuera un estado asexual de un estado zigospórico, a pesar de la poca evidencia. Además consideran como un sinónimo de éste a Rhizophagus populinus, el cual fue descrito por Dangeard en 1900 como una especie de patógeno, a partir de observaciones realizadas en raíces de álamo, Populus sp. L. (Koide y Mosse, 2004). Dentro de esta clasificación se seguía manteniendo a Sclerocystis en Endogonaceae, junto con las especies no formadoras de micorriza de Modicella, Glaziella y Endogone.

En 1979, Entrophospora se añade a Endogonaceae (Figura 1A) debido a la similitud que presenta la formación de esporas con Acaulospora descrita por Gerdemann y Trappe (1974), la cual no se había caracterizado. Por el contrario, los trabajos experimentales realizados para determinar si Entrophospora era capaz de formar micorriza del tipo arbuscular, no habían arrojado resultados concluyentes (Ames y Schneider, 1979).

Walker y Sanders (1986) hacen notar distintas características morfológicas y germinativas entre los organismos de Gigaspora, y decidieron la separación en dos grupos. Se mantiene Gigaspora, cuyas esporas germinan a partir de la formación de tubos germinativos que penetran a través de la pared de la espora. El nuevo género es denominado Scutellospora, nombre que deriva de una estructura particular formada en el interior de la espora a partir de la cual surge el tubo germinativo de la espora a la que llaman "escudo de germinación". Además, estos autores establecen que no hay evidencia suficiente sobre la existencia de un estado sexual en los microorganismos formadores de micorriza de tipo arbuscular, por lo que proponen llamar a las estructuras de reproducción simplemente como esporas, y rechazan el término azigospora propuesto por Gerdemann y Trappe (1974).

RECONOCIMIENTO DEL ORIGEN MONOFILÉTICO E INICIO DEL USO DE HERRAMIENTAS MOLECULARES PARA LA IDENTIFICACIÓN, CLASIFICACIÓN Y ANÁLISIS FILOGENÉTICOS DE HMA

A pesar de haberse comprobado la formación del mutualismo obligado y la diversidad morfológica que presentaban las especies de hongos asociados a la simbiosis tipo arbuscular, éstas se mantenían dentro de Endogonaceae, única familia subordinada al orden Endogonales dentro del phylum Zygomycota, en la cual se agrupaban junto a especies de hongos no formadores de micorriza de Endogone, Modicella y Glaziella (Figura 1A).

Debido a tales inconsistencias que indicaban una clasificación que no reflejaba un origen evolutivo común de estos organismos, Morton y Beny (1990) estudiaron distintas características de los HMAs en el que se incluyeron características morfológicas, ontogenéticas, citológicas y reproductivas, con la finalidad de establecer su clasificación natural. Con este estudio se logró determinar un origen evolutivo común, y concluyó con la formación del orden Glomales dentro del phylum Zygomycota (Figura 1B), que agrupaba únicamente a especies de los géneros anteriormente colocados dentro de Endogonaceae asociados con la formación de endomicorriza del tipo arbuscular.

Glomales contenía los subórdenes Glominae y Gigasporinae; el primero integraba a la familia Glomaceae descrita por Pirozisnki y Dalpé (1989) citado por Morton y Beny (1990), que agrupaba a especies de Glomus y Scrlerocystis, y a una nueva familia Acaulosporaceae que incluía a Acaulospora y Entrophospora. El suborden Gigasporinae contenía a la familia Gigasporaceae a la cual pertenecían Gigaspora y Scutellospora. Por otro lado, para el orden Endogonales determinan la inclusión de una única familia Endogonaceae con un solo género, Endogone.

A pesar del reconocimiento del origen monofilético, se consideraba que algunos géneros mantenían una clasificación artificial dentro del orden Glomales. Por ejemplo, Almeida y Schenck (1990) transfirieron cinco especies de Sclerocystis a Glomus, manteniendo al primero dentro de la clasificación con la especie S. coremoides. Poco después de estas reevaluaciones en la clasificación de glomeromicetos, se dieron los primeros pasos para la identificación y clasificación de estos microorganismos mediante marcadores moleculares. Simon et al. (1992) reportaron por primera vez una secuencia de una región de ADN ribosomal (rADN) de la subunidad pequeña a partir de esporas de HMA de Gigaspora margarita y Glomus intraradices, y diseñaron el oligonucléotido VANS1 específico para la amplificación de rADN de HMA (Figura 2).

En 1996 se revisó la posición taxonómica del simbionte fúngico presente en la asociación mutualista entre cianobacterias del género Nostoc y un hongo que hasta ese momento se había considerado como zigomiceto, denominado Geosiphon pyriformis, cuyas esporas eran similares a las producidas por Glomus. Se analizó tomando como referencia su secuencia de la subunidad pequeña del rADN y se determinó como un miembro ancestral asociado con Glomus. Sin embargo, la naturaleza polifilética de Glomus que ya se había reconocido pero no resuelto, mantenía la posibilidad de que G. pyriformis pudiera clasificarse dentro o fuera de este género (Gehrig et al., 1996).

Franken y Gianinazzi-Pearson (1996) generaron por primera vez las metodologías para la creación de bibliotecas genómicas en fagos a partir de los cuales clonaron y secuenciaron genes del rRNA de G. mosseae y Scutellospora castanea. Al estudiar distintas regiones de los genes ribosomales observaron una alta variabilidad, particularmente en las secuencias de los espaciadores transcribibles internos (ITS), incluso en secuencias aisladas de una misma especie de HMA. Se concluyó que tal variabilidad podía ser considerada en metodologías de identificación para estos microorganismos. Observaciones similares realizaron Lanfranco et al. (1999), quienes compararon secuencias clonadas del aislado BEG 34 de G. margarita que comprendían la región del gen 5.8S flanqueado con regiones ITS1 e ITS2 del rADN. En este estudio se encontraron divergencias con valores de hasta 9 % entre ellas, y se observaron cambios en las secuencias principalmente en la región de los ITS.

Posteriormente, Redecker et al. (2000b) analizaron la posición filogenética de G. sinuosum y S. coremoides con el uso de herramientas moleculares, y realizaron ajustes en la clasificación de estas especies. Observaron que ambas están estrechamente relacionadas y, a su vez, se encuentran agrupadas en un clado que incluye a G. mosseae, G. intraradices y G. vesiculiferum, y determinaron que la formación de esporocarpos, que fue una característica morfológica importante para la creación de Sclerocystis, está presente solo en algunas especies de Glomus.

En 2001, Morton y Redecker describieron las familias Archaeosporaceae y Paraglomerace. La primera contenía al género Archaeospora, cuyas especies presentan esporas similares a Acaulospora, además de especies dimórficas productoras de esporas similares a Acaulospora y Glomus. La familia Paraglomeraceae contenía a Paraglomus, con especies difícilmente distinguibles de Glomus por sus características morfológicas (Redecker et al., 2000b; Morton y Redecker, 2001).

Un estudio de Glomus basado en el análisis de la subunidad pequeña del rADN fue presentado por Schwarzott et al. (2001), para comprobar que Glomus no tiene un origen monofilético, incluso después de la separación de las especies de Archaespora y Paraglomus con morfología glomoide (Figura 3A) por Morton y Redecker (2001). Mediante la construcción de árboles filogenéticos, Schwarzott et al. (2001) distinguieron una separación consistente y altamente soportada de este género en tres clados, dos de ellos relacionados entre sí, a los que designan Glomus grupos A y B, en donde el primero contenía dos subclados, Glomus grupos Aa y Ab. El tercer grupo denominado Glomus grupo C, se posicionó como un clado hermano de Acaulosporaceae y Gigasporaceae (Figura 4).

ESTABLECIMIENTO DEL PHYLUM GLOMEROMYCOTA

A pesar de los avances y el uso de nuevas técnicas para la ubicación de taxa dentro del orden Glomales, aún permanecía incertidumbre de colocar taxonómicamente a las especies de HMAs dentro del phylum Zygomycota. Esto debido a que los hongos de este phylum producen zigosporas, estructuras de reproducción ausentes en los HMA, además del hecho de haberse esclarecido que las observaciones anatómicas por las cuales inicialmente se colocó dentro de Endogone, eran erróneas (Schüβler et al., 2001).

Paralelamente, el descubrimiento del origen polifilético de algunos grupos dentro de los HMA, particularmente de Glomus, impulsó el cuestionamiento de colocar a los HMA como zigomicetos. Es por esto que Schüβler et al. (2001) plantearon una revisión del orden Glomales, basada en las características de secuencias del gen de la subunidad pequeña del rADN de numerosas especies de HMA reportadas para ese entonces. Al comparar estas secuencias con las de otros grupos de hongos, se observó que los HMA forman un grupo monofilético a nivel de phylum y conforman un clado hermano con los phyla Ascomycota y Basidiomycota.

De tal manera que el nuevo phylum se denominó Glomeromycota, con cuatro órdenes subordinados. El orden Glomerales, para el cual se hace la corrección de la nomenclatura del anterior Glomales, de acuerdo con las reglas de Código Internacional de Botánica, incluía a la familia Glomeraceae la cual a su vez integraba a los grupos A y B de Glomus. El orden Diversisporales incluía a Acaulosporaceae y Gigasporaceae previamente reconocidas, además de la familia Diversisporaceae para la cual se indica que es necesaria una reexaminación de las especies tipo para establecerla formalmente. Finalmente, se incluyen los órdenes Archaeosporales y Paraglomerales con las familias Archaeosporaceae y Paraglomeraceae respectivamente, grupos definidos anteriormente por Morton y Redecker (2001) a nivel de familia (Figura 4).

Como se mencionó antes, G. pyriformis se había clasificado como un miembro ancestral de Glomus, pero con la transferencia de especies con morfología similar a otros taxa, se colocó dentro del orden Archaeosporales, uno de los grupos más basales de Glomeromycota y además separado en la familia Geosiphonaceae (Walker et al., 2007). Otra especie que se ubicó dentro de Archaesporales es Ambispora, que junto con Archaeospora son especies dimórficas porque presentan esporas con estructuras tanto glomoides como acaulosporoides (Figura 3F; Figura 4).

En 2006, Sieverding y Oehl revisan Entrophospora y determinan que éste debe ser separado en Entrophosporaceae, la cual surge por la separación de Entrophospora de Acaulosporaceae, y agregando a ésta última dos nuevos géneros, Kuklospora e Intraspora. En años posteriores, al no contar con evidencia molecular para establecer al género Intraspora, éste es sinomizado con Archaespora, por presentar similitudes morfológicas y de desarrollo con otras especies de Archaesporaceae (Walker et al., 2007; Schüβler y Walker, 2010). Redecker et al. (2007) transfieren especies de Glomus a un nuevo género denominado Redeckera, el cual contiene especies formadoras de esporocarpos y se muestra como un grupo hermano de Diversispora en Diversiporales.

Luego, al considerar un origen polifilético en las especies de Scutellospora, con base en caracteres morfológicos y moleculares de las regiones del rADN de la subunidad pequeña y la subunidad grande, Oehl et al. (2008) plantearon la separación de estas especies en familias y géneros nuevos, y describen a las familias Scutellosporaceae, con Scutellospora; Racocetraceae, con Racocetra y Cetrospora; y Dentiscutataceae, con Dentiscutata, Fuscutata y Quatunica. Sin embargo, de acuerdo con Morton y Msiska (2010), esta última revisión a Scutellospora y la formación de nuevas familias a partir de especies de Gigasporaceae fue rechazada, ya que no reflejaba una jerarquización monofilética de las especies, y determinan que Gigasporaceae es la única familia que agrupa a todas las especies del clado en cuestión, y reconocen dentro de ella únicamente a Gigaspora, Racocetra y Scutellospora, con base en análisis morfológicos además de inferencias filogenéticas en las que se usaron secuencias de la subunidad grande del rADN y del gen de la β-tubulina.

Agrupar las especies del grupo C de Glomus en Diversispora aportó una conclusión importante. Sin embargo, los otros dos grupos (Glomus grupos A y B), con sus respectivos subgrupos (Aa y Ab) aún permanecían sin una clasificación clara. En 2010, Schüβler y Walker presentaron una compilación de evidencia tanto morfológica como molecular de los genes que codifican β-tubulina, además de distintas regiones de los genes ribosomales, y la descripción de géneros nuevos dentro de la familia Glomeraceae en el orden Glomerales que coinciden con las descripciones de cada uno de los grupos de Glomus anteriormente identificados. Para el grupo Aa de Glomus se restituyó el nombre genérico de Rhizophagus, cuya especie tipo es R. populinus, que además contiene a una de las especies más estudiadas entre los glomeromicetos, R. intraradices (antes G. intraradices).

El grupo Ab de Glomus se denomina ahora Funneliformis con la especie tipo F. mosseae (antes G. mosseae) y las especies del grupo B de Glomus se subordinan al género Claroideoglomus, con C. claroideum como especie tipo (antes G. claroideum). En esta clasificación se mantiene Glomus con G. macrocarpum como especie tipo, y restituye a Sclerocystis, anteriormente integrado a Glomus. De igual manera, Schüβler y Walker (2010) ubicaron a Kuklospora en Acaulospora, por la falta de evidencia para establecerlo como un grupo hermano de Acaulospora.

Kaonongbua et al. (2010) realizaron un estudio filogenético de las especies del clado de Kuklospora, en el cual concluyeron que debe transferirse a Acaulospora, ya que la distinción entre Kuklospora y Acaulospora se centra únicamente en la posición de la formación de la espora. En Kuklospora, la espora se forma de manera intermedia (entrofosporoide) y en Acaulospora es lateral (acaulosporoide) respecto a la localización del sáculo (Figura 3D y 3E), pero en ambos géneros el patrón de desarrollo de la espora es similar, por lo que rechazan la separación de este grupo en dos géneros. Además argumentan que la formación de esporas tipo entrofosporide es una característica convergente de poco valor filogenético.

Oehl et al. (2011b) realizaron modificaciones a la clasificación de los glomeromicetos a partir de análisis morfológicos de esporas y de estructuras intrarradicales, además de estudios moleculares de los genes ribosomales y de β-tubulina. Como resultado se separaron las especies de morfología gigasporoide y escutelosporoide (Figura 3B y 3C) del orden Diversisporales, y se incluyeron en el orden Gigasporales en donde se agrupan especies cuyas esporas son formadas a partir de una célula esporógena y presentan células auxiliares en el micelio extrarradicular. Gigasporales, junto con Glomerales y Diversisporales se ubicaron dentro de la clase Glomeromycetes, única clase reportada para el phylum Glomeromycota desde su instauración por Schüβler et al. (2001). Asimismo, se reconocen dos clases adicionales denominadas Archaeosporomycetes y Paraglomeromycetes, en las que se incluyen los órdenes Archaeosporales y Paraglomerales, respectivamente. Recientemente dichas clases han sido rechazadas debido a que algunas características utilizadas para su formación no son conservadas ni únicas dentro de los grupos, como el dimorfismo presente en la formación de esporas previamente usada para separar la clase Archaeosporomycetes (Redecker et al., 2013).

En un ajuste de la posición filogenética de distintos grupos de especies con esporas de morfología glomoide, Oehl et al. (2011c) descartaron la restitución de Rhizophagus y Sclerocystis porque no encuentran que tales grupos estén fuertemente soportados en sus análisis filogenéticos, y reconocen únicamente a Funneliformis, Claroideoglomus, Diversispora y Redeckera de clasificaciones anteriores (Redecker et al, 2007; Schüβler y Walker, 2010). Además, Oehl et al. (2011c) incluyeron géneros nuevos de especies con esporas de morfología glomoide como Septoglomus, Simiglomus y Viscospora en Glomerales.

Al respecto, Krüger et al. (2012) y Redecker et al. (2013) arguyen que dichos movimientos en la posición taxonómica son inconsistentes y no toman en cuenta una clasificación natural dado que se transfieren especies previamente acomodadas en taxa con características monofiléticas a Glomus, y las regresan al grupo a un estado polifilético. Es por ello que, de acuerdo con los análisis filogenéticos en los que se usan regiones hipervariables de los genes ribosomales así como secuencias conservadas, se determina que tanto Rhizophagus como Sclerocystis son grupos altamente soportados en las inferencias filogenéticas, y se mantiene la nomenclatura y posición filogenética de ambos grupos en Glomeraceae (Redecker et al., 2013).

El género Orbispora se describió en 2011 y se colocó como grupo basal dentro de la familia Scutellosporaceae descrita por Oehl et al. en 2008 (Oehl et al., 2011a). Estos autores presentaron un compendio de los análisis realizados y publicaron una clasificación del phylum Glomeromycota dentro del cual se subordinan tres clases, cinco órdenes, 14 familias y 29 géneros (Oehl et al., 2011d). Recientemente se ha cuestionado esta clasificación, ya que implica la inclusión de nombres válidos en distintos niveles taxonómicos, los cuales son acompañados del erguimiento de grupos monoespecíficos o monogenéricos, que no reflejan un sistema monofilético de clasificación dentro de Glomeromycota (Redecker et al., 2013).

Las extensivas investigaciones para resolver los distintos grupos de Glomeromycota concluyeron que existe gran limitación al momento de resolver los grupos, al utilizar un determinado marcador molecular. Para este entonces se consideraba que la variabilidad presente en la subunidad pequeña de rADN era suficiente para alcanzar niveles de resolución mayores a subgénero, pero ello presenta problemas en la identificación de especies cercanamente emparentadas (Schüβler y Walker, 2010). Por otro lado, se sabía que las regiones de los ITS, que han sido extensivamente utilizadas para la identificación de otros grupos de hongos, tienen la característica de ser altamente variables incluso entre individuos de la misma especie.

Recientemente se han descrito secuencias de genes que codifican un transportador de fosfatos y de la H+ATPasa (Sokolski et al., 2011; Rodríguez et al., 2012), que se han utilizado para establecer relaciones filogenéticas entre glomeromicetos, pero solo han sido probados para la resolución de algunas especies de Glomus, por lo que existe incertidumbre de los resultados que podrían arrojar al realizar filogenias de otros grupos del phylum.

Por otra parte, se propone el uso de una secuencia larga que comprende una porción de la región 3' de la subunidad pequeña, la región de los ITS, el gen 5.8S y una porción de la zona 5' de la subunidad grande de los genes ribosomales (Figura 2), con la finalidad de incluir regiones variables y conservadas de estos genes que permiten la identificación a nivel de especies estrechamente relacionadas (Krüger et al., 2009, 2012). Más aún, en la región del gen 18S se pueden amplificar secuencias que permiten la resolución a nivel de subgénero (Schüβler y Walker, 2010), con lo cual se ha optimizado el diseño de oligonucleótidos para PCR anidado con especificidad para la identificación de Glomeromycota (Lee et al, 2008).

Corradi et al. (2004) presentaron análisis filogenéticos basados en secuencias nucleotídicas y de aminoácidos de α- y β-tubulina, en donde a pesar de que se mantenía un agrupamiento congruente con los análisis filogenéticos realizados a partir de secuencias de otros genes de glomeromicetos, a nivel de phylum, Glomeromycota se colocó en una posición basal con Chytridiomycota como grupo hermano, lo cual contrasta con los agrupamientos generados con otros genes que lo colocan como un grupo hermano de Basidiomycota y Ascomycota.

El avance en las técnicas de análisis de marcadores moleculares también ha permitido la reevaluación de la posición taxonómica de especies de HMA muy usadas en prácticas agrícolas. Por ejemplo, inicialmente se pensaba que el aislado DAOM197198 pertenecía a la especie G. intraradices, aislado seleccionado para el desciframiento de su genoma, pero después se demostró que en realidad pertenece a una especie afín conocida como G. irregulare (Stockinger et al., 2009); ambas especies fueron agrupadas posteriormente en el género Rhizophagus. De manera similar se revaloró la posición taxonómica del aislado BEG47, el cual es uno de los HMA más utilizado en la ciencia básica, y de manera convencional era referido como G. versiforme; sin embargo, se demostró que en realidad pertenece a Diversispora (Schüβler et al, 2011).

El conocimiento taxonómico actual de las especies de HMA puede ayudar a seleccionar individuos con base en su diversidad funcional, ya que se reconoce que el efecto de los HMA sobre el metabolismo, bioquímica y fisiología observado en plantas, depende en gran medida de la especie fúngica que se encuentre estableciendo la asociación micorrícica. La identificación de las especies presentes en un agrosistema ayuda a conocer el impacto que tienen las distintas prácticas de producción agrícola sobre la diversidad de HMA, con lo cual se puede proponer técnicas agrobiotecnológicas encaminadas a la reducción del impacto sobre la flora microbiana (Oehl et al., 2003).

Actualmente el phylum Glomeromycota engloba poco más de 200 especies, las cuales se han agrupado de acuerdo con la conjunción de la observación de características morfológicas y genéticas de cada uno de los individuos hasta ahora descritos. En este grupo de microorganismos aún existen especies de las cuales no se ha podido establecer su relación filogenética clara con otros glomeromicetos. En la actualidad existen grupos internacionales que se dedican al estudio de la clasificación y taxonomía de estos microorganismos. Sin embargo, las continuas reevaluaciones de la clasificación de Glomeromycota, el erguimiento de nuevos taxa que en muchos casos son posteriormente rechazados y luego restituidos, indica que existe aún controversia al momento de interpretar los caracteres morfológicos y genéticos, en gran medida por la dificultad que precisa la determinación de marcadores relevantes que permitan diferenciar un grupo de otro. Es por ello que la conjunción de distintas disciplinas, que en el caso del análisis filogenético de los HMA ha involucrado principalmente el estudio de características morfológicas y moleculares, han aportado elementos importantes encaminados a la generación de una clasificación natural de estos microorganismos.

CONCLUSIONES

Se estableció un origen evolutivo común con características monofiléticas que agrupan a los HMA en el phylum Glomeromycota, el cual contiene poco más de 200 especies. A pesar de esto, numerosas especies aún se encuentran sin relación filogenética clara dentro de Glomeromycota, y existe debate entre grupos de investigación sobre la interpretación de caracteres morfológicos y moleculares para establecerlas en grupos monofiléticos.

Herramientas como la metagenómica, la transcriptómica y la metabolómica pueden aportar evidencias para esclarecer problemas filogenéticos de los HMA, ya que debido a su forma de reproducción, intercambio de información genética y modo de vida, representan un reto para el estudio de su origen evolutivo e interacción con las plantas.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen la revisión crítica de manuscrito por parte de las Dras. Lucía Varela Fregoso y Ana Elizabeth Bárcenas Ortega. Asimismo desean indicar que el autor Isaac Salmerón Santiago es estudiante de posgrado becado por CONACyT (286256).

BIBLIOGRAFÍA

Almeida R. T. and N. C. Schenck (1990) A revision of the genus Sclerocystis (Glomaceae, Glomales). Mycologia 82:703-714.         [ Links ]

Ames R. N. and R. W. Schneider (1979) Entrophospora, a new genus in the Endogonaceae. Mycotaxon 8:347-352.         [ Links ]

Corradi N., G. Kuhn and I. R. Sanders (2004) Monophyly of β-tubulin and H+-ATPase gene variants in Glomus intraradices: consecuences for molecular evolutionary studies of AM fungal genes. Fungal Genetics and Biology 41:262-273.         [ Links ]

Dotzler N., M. Krings, T. N. Taylor and R. Agerer (2006) Germination shields in Scutellospora (Glomeromycota: Diversisporales, Gigasporaceae) from the 400 million-year-old Rhynie Chert. Mycological Progress 5:178-184.         [ Links ]

Dotzler N., C. Walker, M. Krings, H. Hass, H. Kerp, T. N. Taylor and R. Agerer (2009) Acaulosporoid glomeromycotan spores with a germination shield form the 400-million-year-old Rhyne chert. Mycological Progress 8:9-18.         [ Links ]

Franken P. and V. Gianinazzi-Pearson (1996) Construction of genomic phage libraries of the arbuscular mycorrhizal fungi Glomus mosseae and Scutellospora castanea and isolation of ribosomal RNA genes. Mycorrhiza 6:167-173.         [ Links ]

Gehrig H., A. Schüssler and M. Kluge (1996) Geosiphon pyriforme, a fungus forming endocytobiosis with Nostoc (cyanobacteria), is an ancestral member of the Glomales: evidence by SSU rRNA analysis. Journal of Molecular Evolution 43:71-81.         [ Links ]

Gerdemann J. W. (1969) Fungi that form the vesicular-arbuscular type of endomycorrhiza. In: Mycorrhizae: Proceedings of the First North American Conference on Mycorrhizae. E Hacskaylo (ed). Misc. Publication 1189, USDA Forest Sciencia, Washington, D.C. pp: 9-18.         [ Links ]

Gerdemann J. W. and J. M. Trappe (1974) The Endogonaceae in the Pacific Northwest. Mycologia Memoirs 5:1-76.         [ Links ]

Gerdemann J. W. and T. H. Nicolson (1963) Spore of arbuscular mycorrhizal Endogone species extracted from soil by wet sieving and decanting. Transactions of the British Mycological Society 46:235-244.         [ Links ]

Hart M. M. and J. Forsythe (2012) Using arbuscular mycorrhizal fungi to improve the nutrient quality of crops; nutritional benefits in addition to phosphorus. Scientia Horticulturae 148:206-214.         [ Links ]

Kaonongbua W., J. B. Morton and J. D. Bever (2010) Taxonomic revision transferring species in Kuklospora to Acaulospora (Glomeromycota) and a description of Acaulospora colliculosa sp. nov. from field collected spores. Mycologia 102:1497-1509.         [ Links ]

Koide R. T. and B. Mosse (2004) A history of research on arbuscular mycorrhiza. Mycorrhiza 14:145-163.         [ Links ]

Krüger M., C. Krüger, C. Walker, H. Stockinger and A. Schüssler (2012) Phylogenetic reference data for systematics and phylotaxonomy of arbuscular mycorrhizal fungi from Phylum to species level. New Phytologist 193:970-984.         [ Links ]

Krüger M., H. Stockinger, C. Krüger and A. Schüíler (2009) DNA-based species level detection of Glomeromycota: one PCR primer set for all arbuscular mycorrhizal fungi. New Phytologist 183:212-223.         [ Links ]

Lanfranco L., M. Delpero and P. Bonfante (1999) Intrasporal variability of ribosomal sequences in the endomycorrhizal fungus Gigaspora margarita. Molecular Ecology 8:37-45.         [ Links ]

Lee J., S. Lee and J. P. W. Young (2008) Improved PCR primers for the detection and identification of arbuscular mycorrhizal fungi. FEMS Microbiolology Ecology 65:339-349.         [ Links ]

Morton J. B. and G. L. Beny (1990) Revised classification of arbuscular mycorrhizal fungi (Zygomycetes). A new order, Glomales, two new suborders, Glomineae and Gigasporineae, and two new families, Acaulosporaceae and Gigasporaceae, with emendation of Glomaceae. Mycotaxon 37:471-491.         [ Links ]

Morton, J. B. and Z. Msiska (2010) Phylogenies from genetic and morphological characters do not support a revision of Gigasporaceae (Glomeromycota) into four families and five genera. Mycorrhiza 20:483-496.         [ Links ]

Morton J. and D. Redecker (2001) Two new families of Glomales, Archaeosporaceae and Paraglomaceae, with two new genera Archaeospora and Paraglomus, based on concordant molecular and morphological characters. Mycologia 93:181-195.         [ Links ]

Mosse, B. (1953) Fructifications associated with mycorrhizal strawberry roots. Nature 171:974.         [ Links ]

Mosse B. and G. Bowen (1968) A key to the recognition of some Endogone spore types. Transactions of the British Mycological Society 51:469-483.         [ Links ]

Nicolson T. and J. Gerdemann (1968) Mycorrhizal Endogone species. Mycologia 60:313-325.         [ Links ]

Oehl F., F. Adriano De Souza and E. Sieverding (2008) Revision of Scutellospora and description of five new genera and three new families in the arbuscular mycorrhiza-forming Glomeromycetes. Mycotaxon 106:311-360.         [ Links ]

Oehl F., D. K. Alves Da Silva, L. Costa-Maia, N. M. Ferreira De Sousa, H. E. Evangelista-Viera and G. Alves Da Silva (2011a) Orbispora gen. nov., ancestral in the Scutellosporaceae (Glomeromycetes). Mycotaxon 116:161-169.         [ Links ]

Oehl F., G. Alves Da Silva, B. T. Goto, L. Costa-Maia, and E. Sieverding (2011b) Glomeromycota: two new classes and a new order. Mycotaxon 116:365-379.         [ Links ]

Oehl F., G. Alves Da Silva, B. Tomio-Goto and E. Sieverding (2011c) Glomeromycota, three new genera and glomoid species reorganized. Mycotaxon 116:75-120.         [ Links ]

Oehl F. and E. Sieverding (2004) Pacispora, a new vesicular arbuscular mycorrhizal fungal genus in the Glomeromyetes. Journal of Applied Botany 78:72-82.         [ Links ]

Oehl F., E. Sieverding, K. Ineichen, P. Mader, T. Boller and A. Wiemken (2003) Impact of land use intensity on the species diversity of arbuscular mycorrhizal fungi in agroecosystems of Central Europe. Applied and Enviromental Microbiology 69:2816-2814.         [ Links ]

Oehl F., E. Sieverding, J. Palenzuela, K. Ineichen and G. Alves Da Silva (2011d) Advances in Glomeromycota taxonomy and classification. International Mycological Association Fungus 2:191-199.         [ Links ]

Phillips J. M. and D. E. Hayman (1970) Improved procedures for clearing roots and staining parasitic and vesicular-arsbucular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection. Transactions of the British Mycological Society 55:158-161.         [ Links ]

Redecker D. (2000) Specific PCR primers to identify arbuscular mycorrhizal fungi within colonized roots. Mycorrhiza 10:73-80.         [ Links ]

Redecker D., R. Kodner and L. E. Graham (2000a) Glomalean fungi from the Ordovician. Science 289:1920-1921.         [ Links ]

Redecker D., J. B. Morton and T. D. Bruns (2000b) Molecular phylogeny of the arbuscular mycorrhizal fungi Glomus sinuosum and Sclerocystis coremoides. Mycologia 92:282-285.         [ Links ]

Redecker D., P. Raab, F. Oehl, F. J. Camacho and R. Courtecuisse (2007) A novel clade of sporocarp-forming species of glomeromycotan fungi in the Diversisporales lineage. Mycological Progress 6:35-44.         [ Links ]

Redecker D., A. Schüβler, H. Stockinger, S. L. Stürmer, J. B. Morton and C. Walker (2013) An evidence-based consensus for the classification of arbuscular mycorrhizal fungi (Glomeromycota). Mycorrhiza 23:515-531.         [ Links ]

Remy W., T. N. Taylor, H. Hass and H. Kerp (1994) Four hundred-million-year-old vesicular arbuscular mycorrhizae. Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America 91:11841-11843.         [ Links ]

Rodríguez Y., Y. Dalpé, S. Seguin, K. Fernández, F. Fernández and R. A. Rivera (2012) Glomus cubense sp. nov., an arbuscular mycorrhizal fungus from Cuba. Mycotaxon 118:337-347.         [ Links ]

Schüβler A., M. Krüger and C. Walker (2011) Revealing natural relationships among arbuscular mycorrhizal fungi: Culture line BEG47 represents Diversispora epigaea, not Glomus versiforme. PLoS ONE 6:e23333.         [ Links ]

Schüβler A., H. Martin, D. Cohen, M. Fitz and D. Wipf (2006) Characterization of a carbohydrate transportes form symbiotic glomeromycotan fungi. Nature 444:933-936.         [ Links ]

Schüβler A., D. Schwarzott and C. Walker (2001) A new fungal Phylum, the Glomeromycota: phylogeny and evolution. Mycological Research 105:1413-1421.         [ Links ]

Schüβler A. and C. Walker (2010) The Glomeromycota. A species list with new families and new genera. http://www.amf-phylogeny.com. (Febrero de 2014).         [ Links ]

Schwarzott D., C. Walker and A. Schüβler (2001) Glomus, the largest genus of the arbuscular mycorrhizal fungi (Glomales), is nonmonophyletic. Molecular Phylogenetics and Evolution 21:190-197.         [ Links ]

Sieverding E. and F. Oehl (2006) Revision of Entrophospora and description of Kuklospora and Intraspora, two new genera in the arbuscular mycorrhizal Glomeromycetes. Journal of Applied Botany and Food Quality 80:69-81.         [ Links ]

Simon L., M. Lalonde and T. D. Bruns (1992) Specific amplification of 18S fungal ribosomal genes from vesicular-arbuscular endomycorrhizal fungi colonizing roots. Applied and Environmental Microbiology 58:291-295.         [ Links ]

Smith S. E. and D. J. Read (2008) Mycorrhizal Symbiosis. Elsevier. Nueva York, USA. 28 p.         [ Links ]

Sokolski S., Y. Dalpé and Y. Piché (2011) Phosphate transporter genes as reliable gene markers for the identification and discrimination of arbuscular mycorrhizal fungi in the genus Glomus. Applied and Environmental Microbiology 77:1888-1891.         [ Links ]

Stockinger H., C. Walker and A. Schüβler (2009) 'Glomus intraradices DAOM197198' a model fungus in arbuscular mycorrhiza research, is not Glomus intraradices. New Phytologist 183: 11761187.         [ Links ]

Stürmer S. L. (2012) A history of the taxonomy and systematics of arbuscular mycorrhizal fungi belonging to the Phylum Glomeromycota. Mycorrhiza 22:247-258.         [ Links ]

Thaxter R. (1922) Revision of the Endogoneae. Proceedings of the National American Academy of Arts and Sciences 57:291-338.         [ Links ]

Tulasne L. R. and C. Tulasne (1845) Fungi nonnulli hypogaei, nov v. minus cogniti auct. Giornale Botanico Italiano 2:55-63.         [ Links ]

Walker C. and F. E. Sanders (1986) Taxonomic concepts in the Endogonace: III. The separation of Scutellospora gen. nov. from Gigaspora Gerd. & Trappe. Mycotaxon 27:169-182.         [ Links ]

Walker C. and A. Schüβler (2004) Nomenclatural clarifications and new taxa in the Glomeromycota Pacispora. Mycological Research 108:981-982.         [ Links ]

Walker C., M. Vestberg, F. Demircik, H. Stockinger, M. Saito, H. Sawaki, I. Nishmura and A. Schüβler (2007) Molecular phylogeny and new taxa in the Archaeosporales (Glomeromycota): Ambispora fennica gen. sp. nov., Ambisporaceae fam. nov., and emendation of Archaeospora and Archaeosporaceae. Mycological Research 111:137-153.         [ Links ]