Sistematización de pruebas de crecimiento en medios de cultivo sólido para hongos silvestres descomponedores de madera en el contexto del desarrollo de biomateriales de micelio. Caso de estudio: Monumento Abierto

Abstract

El desarrollo de biomateriales elaborados con micelio de hongos, ha emergido desde las áreas del diseño y la arquitectura, en búsqueda de alternativas sustentables a distintos materiales convencionales, tales como los utilizados en construcción o en la industria textil. Durante el año 2019, se desarrolló en el Laboratorio de Biofabricación FADEU PUC (BioFab-UC) el proyecto Monumento Abierto, que se planteó como una obra arquitectónica montada a partir de ladrillos de micelio. Diversos procesos llevados a cabo durante el desarrollo de la obra, requerían ser estandarizados debido a que se realizaron de forma exploratoria más que metódica. El presente trabajo tiene como objetivo la sistematización de las pruebas de crecimiento en placa y en spawn, para dos hongos silvestres descomponedores de madera pertenecientes al cepario del laboratorio: KRK27 y KRK78. Estos, fueron identificados morfológicamente como Trametes versicolor y Bjerkandera adusta, respectivamente. Para la prueba de crecimiento en placa, se registró el crecimiento de superficie en medio de cultivo PDA para los hongos en estudio en comparación a los hongos silvestres descomponedores de madera KRK252 y KRK283, y al hongo comercial Pleurotus ostreatus. A partir de este registro, se obtuvieron tasas de crecimiento radial mediante la aplicación de la regresión de Gompertz con la modificación de Zwietering. El modelo utilizado, se ajustó para los datos de todas las cepas con excepción de KRK283. Además, se obtuvo que las cepas KRK27 y KRK78 presentaron tasas de crecimiento radial superiores a P. ostreatus. De esta forma, la metodología utilizada en la presente investigación permitió sistematizar la prueba de crecimiento en placa, sin embargo, los resultados sugieren que esta es aplicable sólo a hongos que generen colonias regulares y circulares al crecer en medios de cultivo sólido. Para futuras aplicaciones, la metodología debe contemplar el uso de medios de cultivo lignocelulósicos para emular el contenido nutricional que tienen los sustratos que se utilizan para elaborar biomateriales de micelio, los que suelen ser desechos agroindustriales. Por otro lado, se sistematizó la prueba de crecimiento en spawn de trigo para las cepas KRK27 y KRK78 en comparación a P. ostreatus, donde se evaluó la colonización del micelio de estos hongos aplicando un procedimiento de agitación del sustrato. Los spawn agitados y no agitados de los tres hongos presentaron contaminantes, sugiriendo que el protocolo utilizado debe ser sujeto a mejoras en términos de esterilización del sustrato. Además, la tasa de contaminación fue superior en los spawn de hongos silvestres que se agitaron, respecto a los que no se agitaron. Se plantea como posible explicación a lo anterior, el hecho de que la abundancia de micelio en los spawn de las cepas silvestres después de ser sometidas a agitación es menor respecto a los no agitados, implicando una mayor exposición del sustrato a brotes de contaminantes después de cada agitación. De esta forma, en procesos de biofabricación que incorporen la utilización de spawn, debe contemplarse que el micelio de algunos hongos puede presentar una disminución de su abundancia tras procedimientos de rutina como la agitación del sustrato.

The development of mycelium-based biomaterials from filamentous fungi is a field of research that has emerged from the areas of design and architecture, in search of sustainable alternatives to different conventional materials such as those used in construction or in textil industry. During 2019, the “Monumento Abierto” Project was developed by Laboratorio de Biofabricación FADEU PUC (BioFab-UC), which was planned as an architectural structure assembled from mycelium bricks. Several processes carried out during the development of the work, required to be standardized because they were carried out in an exploratory rather than methodical way. The objective of this work is to systematize the growth tests in plate and spawn, for two wild wood decomposing fungi belonging to the laboratory stock: KRK27 and KRK78. These were morphologically identified as Trametes versicolor and Bjerkandera adusta, respectively. For the plate growth test, the surface growth in PDA culture medium was recorded for the fungi under study in comparison to the wild wood decomposing fungi KRK252 and KRK283, and the commercial fungus Pleurotus ostreatus. With this data, radial growth rates were obtained by applying the Gompertz regression with the Zwietering modification. The model used was fitted for the data of all the strains with exception of KRK283. In addition, KRK27 and KRK78 presented higher radial growth rates than P. ostreatus. In this way, the methodology used in the present investigation allowed to systematize the plate growth test, however, the results suggest that it is applicable only to fungi that generate regular and circular colonies when growing in solid culture media. For future applications, this methodology should include the use of lignocellulosic culture medium to emulate the nutritional content of substrates used to

fabricate mycelium-based biomaterials, which are usually agro-industrial waste. On the other hand, the growth test in wheat spawn was systematized for strains KRK27 and KRK78 compared to P. ostreatus to evaluate the colonization of the mycelium of these fungi by applying a substrate agitation procedure. The agitated and non-agitated spawn of the three fungi presented contaminants, suggesting that the protocol used should be subject to improvements in terms of sterilization of the substrate. In addition, the contamination rate was higher in wild fungi spawn that were agitated compared to those that were not agitated. As a possible explanation for this, it is proposed that the fact that the abundance of mycelium in the spawn of wild strains after being subjected to agitation is lower compared to the non-agitated ones, implies a greater exposure to the substrate to outbreaks competitors after every agitation. Thus, in biofabrication processes that incorporate the use of spawn, it should be considered that the mycelium of some fungi may show a decrease in its abundance after routine procedures such as agitation substrate.