Caracterización genética y fenotípica de aislados de Saccharomyces paradoxus provenientes de Quercus spp. de la Zona Centro y Sur de Chile

Abstract

Saccharomyces paradoxus es una levadura ampliamente distribuida en los bosques templados del hemisferio norte, especialmente asociada a árboles del género Quercus. Sin embargo, en el hemisferio sur, su presencia ha sido escasamente documentada. En Chile, la existencia de árboles Quercus introducidos en regiones de bosques templados sugiere un hábitat potencial para esta especie. En este contexto, se planteó la hipótesis de que existen poblaciones de S. paradoxus asociadas a Quercus spp. en la zona centro-sur de Chile, diferenciadas genética y fenotípicamente de sus contrapartes del hemisferio norte. Para evaluar tal hipótesis, se aislaron levaduras desde corteza y suelo de Quercus spp. en cinco ciudades chilenas. Las cepas fueron identificadas mediante PCR y se secuenciaron sus genomas para analizar su estructura poblacional y relaciones filogeográficas. Esta metodología permitió aislar e identificar individuos de S. paradoxus desde árboles de Q. robur en Valdivia y Osorno. Los análisis genómicos y filogenéticos revelaron que las cepas chilenas presentan baja divergencia genética respecto a las cepas europeas y forman un clado diferenciado estrechamente relacionado con tal linaje. Estas cepas forman además una población independiente de las ya descritas para esta especie, la cual presenta una alta diferenciación genética respecto a las demás poblaciones, siendo la más similar la europea. Esta población chilena presentó una baja diversidad nucleotídica y evidenció además signos de un posible efecto fundador. Además, se evaluaron fenotipos mediante construcción de curvas de crecimiento en medios con distintos nutrientes, estresores y temperaturas. Las cepas chilenas mostraron perfiles de crecimiento distintivos en ciertas condiciones, donde se destacan diferencias en consumo de fuentes de carbono, resistencia a estrés por etanol y termotolerancia respecto de otras poblaciones de S. paradoxus. Finalmente, se identificó en las cepas chilenas una mutación en el gen SSU1, la cual genera un impacto significativo en la tolerancia a sulfito, demostrando un vínculo directo entre genotipo-fenotipo. En conclusión, estos resultados indican que en Chile existe una población diferenciada de S. paradoxus, estrechamente relacionada con la población europea, y que cuenta con perfil fenotípico distintivo que pudo derivar de un proceso de adaptación local.

Saccharomyces paradoxus is a yeast widely distributed in temperate forests of the Northern Hemisphere, especially in association with Quercus trees. However, its presence in the Southern Hemisphere has been scarcely documented. In Chile, the occurrence of introduced Quercus in temperate-forest regions suggests a potential habitat for this species. In this context, the proposed hypothesis was that S. paradoxus populations associated with Quercus spp. exist in south-central Chile and are genetically and phenotypically differentiated from their Northern Hemisphere counterparts. To evaluate this hypothesis, yeasts were isolated from bark and soil of Quercus spp. in five Chilean cities. Strains were identified by PCR, and their genomes were sequenced to analyze population structure and phylogeographic relationships. This approach enabled the isolation and identification of S. paradoxus from Q. robur trees in Valdivia and Osorno. Genomic and phylogenetic analyses revealed that the Chilean strains exhibit low genetic divergence from European strains and form a distinct clade closely related to that lineage. These strains also constitute a population independent of those previously described for the species, showing high genetic differentiation relative to other populations, with the European population being the most similar. The Chilean population displayed low nucleotide diversity and evidence consistent with a possible founder effect. Phenotypes were assessed by constructing growth curves in media with different nutrients, stressors, and temperatures. The Chilean strains showed distinctive growth profiles under certain conditions, notably differences in carbon source utilization, ethanol stress resistance, and thermotolerance relative to other S. paradoxus populations. Finally, a mutation was identified in the SSU1 gene among the Chilean strains, which has a significant impact on sulfite tolerance, demonstrating a direct genotype–phenotype link. In conclusion, these results indicate the presence in Chile of a differentiated S. paradoxus population closely related to the European population and exhibiting a distinctive phenotypic profile that may have arisen through local adaptation.