1. No category

21/6/2016
Materia: Morfología de Criptógamas
Micorrizas
Morfología de Criptógamas
1. Definición y relevancia
Micorrizas
Distintos aspectos de la simbiosis
Asociación Hongo (Mykos) - Raiz (Rhiza)
1. Definición y relevancia
2. Clasificación y características generales
3. Micorrizas arbusculares:
Griego
¿Quienes son?
¿Por qué son importantes?
Morfología
Técnicas de estudio
1
1. Definición y relevancia
Morfología de Criptógamas
Simbiosis muy difundida : Lycophytas, Musci, Pteridophytas,
Las micorrizas constituyen la simbiosis más
prevalente sobre la tierra.
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Morfología de Criptógamas
1. Definición y relevancia
Simbionte fúngico: Glomeromycota, Ascomycota, Basidiomycota
Gymnospermas, Angiospermas
Chytridiomycota
Chytridiomycota
+
Zygomycota
Glomeromycota
Ascomycota
3
Teorica Interacciones mutualistas 2016
Hibbett et al. (2007)
Basidiomycota
Laccaria
Morchella
Suillius
Geopora
4
A. muscaria
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Morfología de Criptógamas
1. Definición y relevancia
Se considera simbiosis mutualista
Planta
1. Definición y relevancia
 Aumenta la absorción de nutrientes desde el suelo
Hongo
hexosas
Morfología de Criptógamas
P, N,
La red de hifas incrementa hasta 700
veces la superficie de absorción
La red de hifas conectando plantas vecinas
M5
Morfología de Criptógamas
1. Definición y relevancia
M+
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Morfología de Criptógamas
1. Definición y relevancia
 Aumenta la absorción de nutrientes desde el suelo
 Aumenta la absorción de nutrientes desde el suelo
 Biocontroladores de patógenos
 Protegen a las plantas de metales pesados
Respuesta de
curcubitaceas a
Fusarium solani
causa pudrición
de la corona en
calabacitas
M-
M-
M+
Biocontroladores de patógenos
M+
Zn
M-
M-
Teorica Interacciones mutualistas 2016
M-
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Cu
Zn
Zn
Zn
Zn
Fomina, M., Charnock, J.M., Hillier, S., Alexander, I.J. and Gadd, G.M. (2006). Zinc phosphate transformations by the Paxillus8
involutus/pine ectomycorrhizal association. Microbial Ecology 52, 322-333.
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Morfología de Criptógamas
1. Definición y relevancia
Morfología de Criptógamas
1. Definición y relevancia
 Aumenta la absorción de nutrientes desde el suelo
 Aumenta la absorción de nutrientes desde el suelo
 Protegen a las plantas de metales pesados
 Protegen a las plantas de metales pesados
 Biocontroladores de patógenos
 Biocontroladores de patógenos
 Restauración de suelos degradaos
 Restauración de suelos degradados
 En orquídeas y plantas mico-heterotróficas son esenciales
para la germinación de semillas y desarrollo de las plántulas.
Arbusto perenne (Senna covesii) usado en programa de restauración de suelos degradadaos en el 9
Parque Regional Cave Creek en Phoenix, Arizona, USA, en el desierto de Sonora.
Morfología de Criptógamas
2. Clasificación y características generales
Se reconocen 2 grandes grupos*:
*Ausencia o presencia de colonización intracelular
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Morfología de Criptógamas
2. Clasificación y características generales
Características
anatómicas
ECTOMICORRIZAS
ENDOMICORRIZAS
Angiosperma
Gimnosperma
ECTOMICORRIZAS
• Colonización intercelular!
• Especies arbóreas: Gymnospermas
Angiospermas
Sólo 3% especies vegetales (Betulaceae, Fagaceae, Pinaceae)
• Anatomía: Manto y red de Hartig
• Micobionte: Basidiomycota, Ascomycota.
• Raíces laterales: Ramificaciones variables.
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Manto
Red de
Hartig
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Manto
Red de
Hartig
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3
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Ectendomicorrizas
Morfología de Criptógamas
2. Clasificación y características generales
ENDOMICORRIZAS
• Gymnospermas
GRUPO MÁS VARIABLE
sps., Sphaerosporella brunnea.
• Manto delgado.
• Colonización intracelular
• Especies herbáceas y arbóreas
•Ectendomicorrizas
•Micorrizas ericoides
•Micorrizas arbutoides
•Micorrizas monotropoides
•Micorrizas de orquideas
•Micorrizas arbusculares
(Pinaceae) Pinus y Larix
• Reducido grupo de Ascomycotina (Pezizales): Wilcoxina
• Red de Hartig.
•Desarrollo intracelular
en células epidérmicas y corticales
disturbados.
•Desarrollo en ambientes
Manto
Restricción de hospedantes
Ampliamente distribuidas
Red de Hartig
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•O. Ericales
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Micorrizas arbutoides
Micorrizas ericoides
Semejantes a Ecto. Y Ectendomicorrrizas, pero diferencias estructurales y del
simbionte fúngico las considera como una clase aparte.
(Angiospermas): F. Ericaceae, F. Epacridaceae.
• Ascomycotina (dematiaseos_ Oidiodendron, Phialocephala)
•Brezales pobres en nutrientes, donde el N está en forma de
compuestos orgánicos
•Protegen de contaminantes.
• O. Ericales: F. Ericaceae y F. Pyrolaceae.
• Basidiomycotina
• Manto
y Ascomycotina
• Red de Hartig paraepidérmica
• Complejos
intracelulares en las células epidérmicas.
Formación de Raíces laterales muy especializadas
“Pelos Radiculares”
•Diam. Pequeño
•Poca extensión
•Sin desarrollo secundario
•Anatomía simple: Cilindro vascular + 2 hileras de parénquima
cortical + capa epidérmica de cel. agrandadas.
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Micorrizas monotropoides
Los hospedantes son del O. Ericales pero por caract. Particulares
se los separa de las arbutoides y ericoides
• F. Monotropaceae F. Ericaceae.
•
•
•
•
•
•
Basidiomycotina
Manto q puede ser grueso.
Red de Hartig confinada a cel epidérmicas: paraepidérmica
Estructura: gancho fúngico.
Proyecciones digitiformes sobre los ganchos fúngicos.
Micoheterofilia: Las plantas son aclorófilas y heterotróficas.
Monotropa
Pterospora
Sarcordes
sanguinea
Pterospora
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Micorrizas de orquideas
• F. Orchideaceae. Algunas aclorófilas: mico-heterotróficas.
• Asociación esencial para germinación y establecimiento de plántulas.
Mutualista??? Qué obtiene el simbionte fúngico????
• Complejos de enrulamientos (coils) fúngicos intracelulares: pelotones.
• Orquideas autotroficas: anamorfos de basidiomycetes.
• O. mico-heterotróficas: basidiomycetes q forman ectomicorrizas con spp.
arbóreas .
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Teorica Interacciones mutualistas 2016
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Morfología de Criptógamas
3. Micorrizas arbusculares
•¿Quiénes son?
TODOS son simbiontes obligados!
Esta especialización de un clado entero es única entre los hongos
Chytridiomycota
Chytridiomycota
+
Zygomycota
3. Micorrizas arbusculares
•¿Por qué son tan importantes?
•Hospedantes: 80% plantas vasculares – helechos, briofitas!
•Asociación mutualista
Glomeromycota
Plantas
interconectadas
por red de hifas
Ascomycota
17 géneros
9 familias
Basidiomycota
Redeker et al. 2013. 18S (SSU), ITS1-5.8S-ITS2 (ITS), and/or 28S (LSU).
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Morfología de Criptógamas
3. Micorrizas arbusculares
•¿Por qué son tan importantes?
Rol crucial en conquista del medio
terrestre por parte de 1ras plantas
Selosse & Tacon .1998. TREE 13: 15-20
Los
1ros
organismos
autotrofos terrestres tuvieron
que solucionar numerosos
desafíos:
Yacimiento de Rhynie en Escocia: plantas
vasculares sin semillas preservadas en silex
Morfología de Criptógamas
Planta
hexosas
P, N,
22
* Miller, Reinhardt, & Jastrow, Oecologia 103, 17–23 (1995).
**Bago, Pfeffer, & Shachar-Hill. Carbon metabolism and transport in arbuscular mycorrhizas. Plant Physiol. 124, 949–958 (2000).
Morfología de Criptógamas
3. Micorrizas arbusculares
•¿Por qué son tan importantes?
Registro fósil y reloj molecular:
En rizomas de 1ras plantas vasculares- Devónico. 400 mill. Años.
vesícula
arbúsculo
Taylor et al 1995.
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Teorica Interacciones mutualistas 2016
20% del C
producido por
fotosíntesis.
HMA consumen
5 bill. de
toneladas de C/
año**
•Rol central en el ciclo del C en ecosistemas
•Impacto directo en producción y manejo de sistemas agroecológicos
1.Cómo obtener nutrientes?
2.Cómo prevenir la desecación?
Aglaophyton mayor
Hongo
Estructuras fúngicas en el rizoma de Aglaophyton major
Fósiles vivientes!
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Morfología de Criptógamas
3. Micorrizas arbusculares
Morfología de Criptógamas
3. Micorrizas arbusculares
Estructuras extra-radicales: Micelio extra-radical
•Morfología
•Absorbe nutrientes del suelo y los transporta hacia el micelio intra-radical.
Hifa
Estructuras extra-radicales:
extraradical
•Micelio
•Esporas
Hifa
absorbativa
•Genera nuevos puntos de colonización en la misma raíz o en vecinas
(Fuente de inóculo).
•Estabilización de suelo: Síntesis de
Glicoproteína (Glomalina).
Espora
•Participa en formación de esporas.
Estructuras intra-radicales:
Raiz
•Micelio
•Arbúsculos
•Vesículas
•Enrulamientos intracelulares
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3. Micorrizas arbusculares
Estructuras extra-radicales:
Morfología de Criptógamas
Esporas
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3. Micorrizas arbusculares
Estructuras intra-radicales:
•Intercambio de nutrientes!!
•Asexuales (no RS): Fuente de INOCULO
•Tradicionalmente usadas en identificación taxonómica.
Morfología de Criptógamas
Arbusculos
•Estructura altamente ramificada
•Estructuras esféricas: 20-1000 µm diametro
•Membrana periarbuscular
•Cuerpos lipídicos, numerosos núcleos
•Vida corta
•Célula intacta
Tamaño,
forma,
color,
tinción,
capas
de las
paredes, hifa subtendiente,
presencia/ausencia
de
vesículas auxiliares
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Teorica Interacciones mutualistas 2016
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3. Micorrizas arbusculares
Estructuras intra-radicales:
Morfología de Criptógamas
Vesículas
3. Micorrizas arbusculares
Estructuras intra-radicales:
Morfología de Criptógamas
Enrulamientos intracelulares
•Ausente en varios Géneros. No es característica del Phylum
•Inter o intracelulares
•Terminales o a partir de ramificaciones laterales
•Cuerpos lipídicos
•Numerosos núcleos
•Pared engrosada
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3. Micorrizas arbusculares
Morfología de Criptógamas
Tipos de colonización
arbúsculos
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3. Micorrizas arbusculares
Morfología de Criptógamas
•Técnicas de estudio
1. Cuantificación e identificación a partir de esporas y micelio
ARUM
Lupa: Conteo de esporas
Desarrollo intercelular
Arbúsculos laterales
MO: Cuantificación de
micorrización y morfología de
esporas
Muestras de
suelo y raíces
PARIS
Desarrollo intracelular
COILS
Arbúsculos sobre hifas
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Teorica Interacciones mutualistas 2016
Sieverding (1983)
Azul de trypan
Phillips & Hyman, 1970
32
8
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Morfología de Criptógamas
3. Micorrizas arbusculares
•Técnicas de estudio
1. Plantas trampa para inóculo
Morfología de Criptógamas
3. Micorrizas arbusculares
•Técnicas de estudio
2. Cultivos con raíces transformadas de zanahoria
Plantas trampa
•ciclo de vida y
ontogenia
•arquitectura y desarrollo
del micelio externo
Placa partida
•intercambio de
señales químicas entre
hongo-hospedante
Raíces en cultivos
axénicos
•captación y transporte
del carbono en el HMA
Suelo en heladera
Se descalzan
Inóculo para ensayos
33
Esporas y micelio
Morfología de Criptógamas
3. Micorrizas arbusculares
34
3% de especies vegetales
Ectomicorrizas
•Técnicas de estudio
3. Métodos moleculares. Gen de beta-tubulin (TUB2) y ITS, gen 28S rRNA (LSU)
4. Pirosecuenciación
Micorrizas arbusculares
Muestras de suelo
Extracción de ADN
Micorrizas arbutoides
PCR
80-90 % de
especies
vegetales
Purificación
Pirosecuenciación
Procesamiento de
datos de
pirosecuenciación
Análisis de diversidad
Teorica Interacciones mutualistas 2016
Asignación de secuencia a
cada tratamiento
Micorrizas ericoides
Filtrado de calidad
Micorrizas de Orquídeas
Armado de clusters
Asignaciones taxonómicas
35
Selosse & Le Tacon. 1998. Tree (13): 15-20.
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Endofitos
Fúngicos
Endofitos Fúngicos
ENDOFITOS: microorganismos que viven dentro
de los tejidos de las plantas todo, o parte de
su ciclo de vida sin causar síntomas de
infección (Wilson, 1985)
Relaciones filogenéticas
Taxonomía
Hospedantes
Funciones ecológicas
Clavicipitaceos
“Endofitos de pastos”
♣ Hospedantes: ramas y hojas de platas
herbáceas y de leñosas.
♣ Gran diversidad
♣ Interacción endofito-hospedante variable
•Gramíneas C3
•Herbáceas, leñosas, helechos
•Grupo Monofilético
•Grupo Polifilético
•Incrementan tolerancia a
factores bióticos y abióticos.
Tóxicos para ganado.
•Rol ecológico poco
definido y variable
•Transmisión vertical
Pueden tener profundos efectos sobre la ecología de
sus hospedantes, su valor adaptativo y su evolución.
Modelando las comunidades.
37
Endofitos de pastos
•Transmisión horizontal
“Asociación Mutualista con el hospedante”
38
“Endofitos de pastos” (Clavicipitaceos)
(Clavicipitaceos)
Fines siglo XIX. Asociación con toxicosis del ganado
E+
SINTOMAS
Fiebre, Gangrenas, Temblores,
Desórdenes neurológicos, Abortos
Endofitos
 Epichloë- Forma sexual
Neotyphodium –Forma asexual
Asociados a tejido aéreo
NO Clavicipitaceos
Transmisión vertical a través de semillas
Capa de aleurona
Teorica Interacciones mutualistas 2016
Meristema apical
39
E-
Mayor crecimiento vegetativo
Resistencia a herbivoría
Mayor resistencia a situaciones desfavorables
Mayor capacidad reproductiva
No sólo afecta al hospedante sino que también al medio que lo
rodea.
40
10
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Endofitos de pastos en Argentina
Distribución
Porcentajes de infección con endofitos y promedios
de precipitaciones en distintas comunidades de
Bromus setifolius
34 hospedantes
2 especies de
endofitos
N. tembladerae y
N.pampeanum
100,0
% de Infección
3 hospedantes
tóxicos para el
ganado:
Festuca argentina
F. hieronymi
Poa huecu
Iannone et al., 2011
9,90c
5,50a
6,40b
6,60b
Estepa
Estepa
graminosa graminosa
húmeda
xérica
10,00c
350
250
200
P40
P35
P22
Poblaciones
P32
50
Estepa Pedemonte
graminosa con Neneo
subandina
Comunidades
0
% infección
Precipitaciones
42
E-
100
Novas et al., 2005
43
50
0
258,2
P16 (E+)
P42 (E-)
150
P16
Las barras con distintas letras difieren significativamente.
Teorica Interacciones mutualistas 2016
Estepa
arbustiva
baja
100
Bromus setifolius
Santa Cruz
6,70b
2,00
P10
0,0
E+
300
P42
150
•Desarrollo
4,00
0,00
1,7
Bromus setifolius de Santa Cruz
5,20a
200
16,3
Novas et al., 2007
Peso seco de vástago (g)
Peso promedio de los cariopses
(mg)
6,00
20,0
300
250
150
40,0
350
Endofitos de pastos en Argentina
12,00
8,00
87,4
224
41
Efectos sobre la fisiología del hospedante
10,00
300
267
60,0
0,0
Endofitos de pastos en Argentina
•Peso de cariopses
310
72,5
80,0
Precipitaciones (mm)
“Endofitos de pastos” (Clavicipitaceos)
en Argentina
28,1
79,2
4,3
Semana 6
8,7
semana 10
47,1
semana 14
44
Novas et al., 2005
11
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Endofitos de pastos en Argentina
Endofitos de pastos en Argentina
•Efecto sobre otros organismos simbiontes
•Desarrollo
Bolivia
Hongos micorrícicos
Bromus auleticus En campo Experimental de Entre Rios
Bromus auleticus: plantas E+ 40-60% más grandes que las plantas E-.
Brazil
C
h
i
l
e
E+
E-
E-
E+
Paraguay
Uruguay
E+
45
Endofitos de pastos en Argentina
Endofitos No Clavicipitaceos (No restringidos a pastos)
•Efecto sobre otros organismos simbiontes
Porcentaje de colonización micorrícica
Bromus setifolius
100
80
60
40
b
b
c
b
b
50
Tradicionalmente considerados como 1 único grupo funcional
Poa bonariensis
b
b
a
30
20
20
0
60
40
a
CLASE 2
10
P1- 0%
P2- 0% P3- 43% P4- 45% P5- 72% P6- 100%
30
25
Bromus auleticus
20
15
10
0
46
P1-0%
P2-50%
CLASE 3
P3-100%
CLASE 3
b
a
5
Coils
0
E-
Teorica Interacciones mutualistas 2016
E+
Arbusculos
47
48
12
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Clase 2 (Rodriguez et al. 2009)
Clase 2 (Rodriguez et al. 2009)
•Ascomycota y Basidiomycota
Phoma sp.
•Colonizan raíces, tallos y hojas. Pueden ser sistémicos.
Confieren resistencia a un determinado stress
Plantas de tomate sometidas a estrés hídrico.
•Transmisión: cubiertas seminales y rizomas.
•Crecimiento intercelular.
•Simbiosis mutualista
Curvularia punctata, Fusarium culmorum,Colletortrichum spp.
Non-simbiotica
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Clase 3 (Rodriguez et al. 2009)
•Tejidos aéreos: plantas no vasculares, angiospermas, coníferas, helechos
•Alta Diversidad : Más de 50 especies en una especie hospedante
ARGENTINA????
Curvularia
protuberata
Fusarium sp.
Redman et al. 2005
50
Clase 3
Dispersión
Drechslera
•Los fragmentos de hifas o esporas sexuales y asexuales se
dispersan en forma pasiva por viento, corrientes de aire,
lluvia o herbívoros.
•Infecciones altamente localizadas
•Transmisión horizontal por fragmentación o esporulación
• No hay transmisión por semillas pero las plántulas son
rápidamente colonizadas.
•Los beneficios o costos conferidos al hospedante no son
necesariamente específicos de un ambiente.
•Pocos estudios sobre su efecto en el hospedante.
51
Teorica Interacciones mutualistas 2016
Colletotrichum
magna
Drechslera
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Clase 3
Clase 3
•Tejidos aéreos: plantas no vasculares, angiospermas, coníferas, helechos
ROL ECOLOGICO
•Transmisión horizontal por fragmentación o esporulación
Webber, 1981).
•Alta Diversidad : Más de 50 especies en una especie hospedante
Pocos estudios, interacciones complejas que
involucran muchos organismos
• No promueven el crecimiento del hospedante (Arnold, 2002;
•Infecciones altamente localizadas
•En conjunto pueden brindar protección contra otros hongos
(Phythophthora) en cacao (Arnold et al., 2003).
•Pocos estudios sobre su efecto en el hospedante.
•Promueven la pérdida de agua en plántulas infectadas
(Arnold & Engelbrecht, 2007).
Curvularia
Clase 3
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Clase 4 “endofitos septados oscuros”
Argentina:Biodiversidad
DSE (dark septate endophytes)
Micota endofítica de hoja:
•Eucaliptus viminalis (Cabral, 1985)
•Citrus limon en Tucumán (Duran et al, 2005)
•Broussonetia papiryfera
•Ligustrum lucidum
•Celtis occidentalis
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Hoja: Novas & Carmarán, 2008
Madera: De Errasti et al., 2010, 2014
•Hongos distinguidos como grupo funcional en base a la
presencia de septos melanizados oscuros y a que están
restringidos a las raíces de casi todas
las plantas.
•Crecimiento inter e intra celular
•Principalmente formas asexuales o
esteriles de Ascomycetes: Phialophora, Phialocephala.
• Transmisión horizontal
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Teorica Interacciones mutualistas 2016
Propagulos en el suelo
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Endofitos:
•Muy comunes en ambientes estresantes
Grupo diverso con gran variabilidad de roles ecológicos
•No conferirían ventajas a nivel nutricional como las
micorrizas.
Juegan un rol fundamental en adaptación, supervivencia de las
plantas.
• Inhibirían desarrollo de patógenos
Todavía queda mucho por estudiar dentro de cada grupo
•Promoverían el desarrollo vegetativo y de raíces.
Poco se sabe sobre los mecanismos de acción
Todavía en los primeros pasos hacia el entendimiento de su rol
en la dinámica de las comunidades vegetales
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Teorica Interacciones mutualistas 2016
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