Associations between microfungal endophytes and roots: do structural features indicate function?

BIOLOGICAL research; PLANT development; PLANT anatomy; MICROSCOPY; ENDOPHYTES; PLANT cells & tissues; DISEASE resistance of plants; CYTOLOGY; FUNGI

Roots encounter a plethora of microorganisms in the soil environment that are either deleterious, neutral, or beneficial to plant growth. Root endophytic fungi are ubiquitous. These include dark septate endophytes whose role in plant growth and the maintenance of plant communities is largely unknown. The objectives of this review were to assess the structural features of the interactions between dark septate endophytic fungi and the roots of both angiopsperms and conifers, and to suggest avenues for further research. Several light microscopy studies of endophyte–root interactions have revealed a variety of structural features, depending on host species and plant growth conditions. In some cases, when fungal hyphae enter roots they cause cell breakdown, whereas in other situations there is little noticeable effect. In some tree species, associations with these endophytes may mimic ectomycorrhizas or ectendomycorrhizas. The few ultrastructural studies indicate that intracellular hyphae lack a host-derived perifungal membrane and interfacial matrix material, features typical of biotrophic fungus – plant cell interactions. This raises questions concerning nutrient exchange between these fungi and plant cells. Further research in this area is needed. New approaches that include molecular cytology and live-cell imaging are needed to determine early changes in plant cells when challenged with these fungi. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Dans l’environnement édaphique, les racines rencontrent une pléthore de microorganismes néfastes, neutres ou bénéfiques à la croissance des plantes. Les endophytes racinaires sont ubiquistes. Ceux-ci incluent les endophytes foncés septés, dont on connaît mal le rôle dans la croissance des plantes et le maintien des communautés végétales. Dans cette revue, les auteurs ont pour objectifs d’évaluer les caractéristiques structurales des interactions entre les champignons endophytes foncés septés et les racines des angiospermes aussi bien que des gymnospermes, et de suggérer des avenues pour les recherches futures. L’étude en microscopie photonique des interactions endophyte–racine se retrouve dans plusieurs études qui montrent qu’une variété de caractéristiques structurales dépendent des espèces hôtes et des conditions de croissance. Dans certains cas, lorsque les hyphes pénètrent les racines, elles causent une rupture des cellules, alors que dans d’autres situations, il y a peu d’effet notable. Chez certaines espèces d’arbres, l’association avec ces endophytes peut ressembler à des ectomycorhizes ou à des ectendomycorhizes. Les rares études ultrastructurales indiquent que les hyphes intracellulaires ne possèdent pas d’enveloppe périfongique dérivée de l’hôte et de matériel matriciel interfacial, deux caractéristiques propres aux interactions cellulaires biotrophiques champignon–plante. Ceci soulève la question quant aux échanges entre ces champignons et les cellules végétales. D’autres recherches sur ces aspects sont nécessaires. On doit développer de nouvelles approches incluant la cytologie moléculaire et l’imagerie de cellules vivantes pour déterminer les toutes premières modifications dans les cellules des plantes lorsqu’elles subissent l’attaque par ces champignons. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

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