Identification and phylogeny of clinical and environmental isolates of Alternaria, Cladosporium and other genera of dematiaceous hyphomycetes

Abstract

La present tesi s’ha centrat en l’estudi de la diversitat d’espècies i la taxonomia dels gèneres Alternaria i Cladosporium, així com d’altres gèneres d’hifomicets dematiàcis morfològicament similars. S’han estudiat un total de 589 aïllats; 56 d’origen clínic i 533 de mostres mediambientals (204 de fem, 200 de sòl, 129 de restes vegetals) recollides a en territori espanyol, però també a Indonèsia, Mèxic i Vietnam. Els gèneres objecte de la nostra recerca es consideren taxonòmicament complexos a causa de les dificultats en identificar les seves espècies utilitzant només trets morfològics. L’espectre real de la diversitat d’espècies associada a un substrat particular només es coneix si s’utilitzen estudis moleculars basats en anàlisis de seqüències de marcadors filogenètics apropiats pel reconeixement d’espècies. La caracterització fenotípica dels aïllats i anàlisis de seqüències de les regions ITS i LSU de l'ADN ribosòmic, així com de regions de gens que codifiquen proteïnes, com la l’actina, ATPasa, gliceraldehid-3-fosfat deshidrogenasa, factor d'elongació, RNA polimerasa II i β- tubulina), segons el gènere estudiat, ens ha permes identificar: 39 espècies Alternaria, incloent 13 de noves per a la ciència i 11 espècies filogèniques no descrites, encara en caracterització; 45 espècies de Cladosporium, incloses set noves espècies i una espècie filogenètica encara en estudi; 10 espècies de Curvularia, tres proposades com a noves; el nou gènere Neodendryphiella amb tres espècies noves; dues noves espècies de Pseudopenidiella, a mens de cinc fongs nous pertanyents a Apenidiella, Cyphellophora, Heliocephala, Matsushimaea i Venturia. Entre les noves Alternaria, tres han resultat ser agents de l’alternarosi cutània (A. anthropophila, A. atrobrunnea i A. guarroi). S’ha observat una gran diversitat d’espècies, en els aïllats d’Alternaria i Cladosporium de fonts mediambientals, però la femta d’herbívors ha estat el substrat on s’han recuperar més espècies noves o rares, concloent que aquest és un excel·lent reservori d’hifomicets interessants.

La presente tesis se enfocó en el studio de diversidad y taxonomía de los géneros Alternaria y Cladosporium, pero también de otros hifomicetos dematiáceos pertenecientes a géneros morfológicamente similares. Se estudió un total de 589 aislados; 56 de origen clínico y 533 de muestras ambientales (204 de heces de herbívoros, 200 de suelo, 129 de material vegetal) colectadas en España, México y Vietnam. Los géneros que fueron objeto de nuestra investigación son considerados taxonómicamente complejos, debido a la dificultad en la clasificación de sus especies cuando únicamente rasgos morfológicos son usados. El real espectro de especies asociado a un determinado sustrato solo es conocido si estudios moleculares basados en análisis de secuencia de marcadores filogenéticos apropiados son usados. La caracterización fenotípica de los aislados y análisis de secuencia de ITS y LSU del ADN ribosómico, así como de regiones parciales de genes codificantes de proteínas como actina, ATPasa, Gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa, factor de elongación ARN polimerasa II y β-tubulina, dependiendo del género estudiado, nos permitió identificar: 39 especies de Alternaria spp., incluyendo 13 nuevas especies descritas y 11 no descritas, aún en proceso de caracterización; 45 especies de Cladosporium spp., incluyendo 7 nuevas especies y una no descrita, aún en estudio; 10 especies de Curvularia spp. siendo tres propuestas como nuevas; el nuevo género Neodendryphiella con tres nuevas especies; dos nuevas especies en Pseudopenidiella y cinco clasificadas en Apenidiella, Cyphellophora, Heliocephala, Matsushimaea y Venturia. Es de notar que entre las nuevas especies de Alternaria propuestas, tres fueron probadas como agentes de alternariosis cutánea humana (A. anthropophila, A. atrobrunnea y A. guarroi). Observamos entre los aislados de origen ambiental una alta diversidad en Alternaria y Cladosporium, sin embargo, heces de herbívoros fue el sustrato que permitió recuperar un mayor número de nuevos o raros taxones, concluyendo que es un excelente reservorio de hifomicetos interesantes.

The present thesis was focused on the study of species diversity and taxonomy of the genera Alternaria and Cladosporium, but also of other dematiaceous hyphomycetes belonging to morphologically similar genera. A total of 589 isolates were studied; 56 from clinical origin and 533 from environmental samples (204 from herbivore dung, 200 from soil, 129 from plant debris) collected in Spain, but also in Mexico, and Vietnam. The genera aimed of our research are considered taxonomically complex, due to the difficulties in the classification of their species using only morphological traits. The real spectrum of species diversity associated to a particular substrate is only known if molecular studies based on sequence analyses of appropriate phylogenetic markers are used for species recognition. Phenotypic characterization of the isolates and sequence analyses of ITS and LSU barcodes of the ribosomal DNA, as well as of the partial regions of protein encoding genes as actin, ATPase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, elongation factor, RNA polymerase II and β-tubulin, depending on the genus studied, allowed us to identify: 39 Alternaria species, including 13 new described for science and 11 undescribed phylogenetic species, still under characterization; 45 Cladosporium species, including seven new species and one undescribed species still under study; 10 Curvularia species, three proposed as new; the new genus Neodendryphiella with three novel species; two new species in the genus Pseudopenidiella and five more novel fungi classified in Apenidiella, Cyphellophora, Heliocephala, Matsushimaea, and Venturia. Of note is that among the new Alternaria, three proved to be agents of human cutaneous alternariosis (A. anthropophila, A. atrobrunnea and A. guarroi). We observed a high species diversity in both Alternaria and Cladosporium isolates from environmental sources, but herbivore dung was the substrate where more novel or rare taxa were recovered, concluding that it is an excellent reservoir of interesting hyphomycetes.