1
Artículo recibido 18 de junio de 2025.
Artículo aceptado 5 de septiembre de 2025.
Artículo publicado 5 de octubre de 2025.
Análisis genómico del locus MAT en Trichoderma koningiopsis:
implicancias en la capacidad reproductiva sexual
Barengo, Marcela P.
1,2
; Amerio, Natalia S.
1,2
; Castrillo, María L.
1,2
; Bich, Gustavo A.
1,2
1
Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas, y Naturales.
Instituto de Biotecnología Misiones. Laboratorio de Biotecnología Molecular. Ruta 12, km 7,5.
CP 3300. Posadas, Misiones.
2
Consejo Nacional de investigaciones Científicas y Técnicas – CONICET. Argentina.
barengomarcela@gmail.com natymort@hotmail.com mlc_827@hotmail.com
gustavobich@gmail.com
ORCI Marcela P, Barengo 0000-0003-1814-9690
ORCID Natalia S, Amerio 0000-0003-4342-9977
ORCID María L, Castrillo 0000-0002-4999-1672
ORCID Gustavo A, Bich 0000-0002-3658-5157
Resumen
Trichoderma es un género de hongos filamentosos con creciente interés biotecnológico
debido a su uso como agente de biocontrol, productor de enzimas y promotor del
crecimiento vegetal. Aunque muchas especies son consideradas asexuales, se han
identificado formas sexuales en especies relacionadas clasificadas en el género
Hypocrea, lo que sugiere la posible existencia de genes sexuales en Trichoderma. El
locus MAT, responsable de la determinación del tipo sexual en hongos ascomicetes, ha
sido poco explorado en especies como Trichoderma koningiopsis. En este estudio se
investigó su presencia mediante análisis genómicos in silico, utilizando datos de
secuenciación generados por tecnología Illumina a partir de una cepa fúngica nativa de
interés biotecnológico. Se buscaron genes del locus MAT (MAT1-1-1, MAT1-2-1,
2
MAT1-1-2, MAT1-1-3) y genes flanqueantes (SLA2 y APN2). La detección de estos
genes permitiría inferir capacidad reproductiva sexual latente, con posibles aplicaciones
en el mejoramiento genético. Sin embargo, no se detectó la presencia de los genes MAT,
lo que sugiere que T. koningiopsis es probablemente una especie exclusivamente
asexual. En consecuencia, futuras estrategias de mejoramiento genético deberán basarse
en métodos alternativos como ingeniería genética, mutagénesis o selección de variantes
naturales.
Palabras clave: Genómica, illumina, biotecnología, hongos, mejoramiento genético
Abstract
Genomic analysis of the MAT locus in Trichoderma koningiopsis: implications for
sexual reproductive capacity
Trichoderma is a genus of filamentous fungi with increasing biotechnological relevance
due to its applications as a biocontrol agent, enzyme producer, and plant growth
promoter. Although many Trichoderma species are considered asexual, the discovery of
sexual forms in closely related species within the genus Hypocrea suggests the potential
presence of sexual reproduction genes. Among them, the MAT (mating-type) locus
plays a key role in determining sexual identity in ascomycetous fungi. However, its
presence remains unexplored in species such as Trichoderma koningiopsis. In this
study, we conducted an in silico genomic analysis to investigate the presence of MAT
locus genes in T. koningiopsis, using Illumina-generated sequencing data from native
fungal strain of biotechnological interest. We searched for MAT1-1-1, MAT1-2-1,
MAT1-1-2, MAT1-1-3, as well as the flanking genes SLA2 and APN2. The absence of
MAT genes in our dataset suggests that T. koningiopsis is likely an obligate asexual
species. This finding has direct implications for genetic improvement strategies, which
should focus on alternative approaches such as mutagenesis, genetic engineering, or
selection of naturally occurring variants.
Keywords: Genome, illumine, biotechnology, fungi, genetic improvement
3
INTRODUCCION
Los hongos del género Trichoderma son organismos filamentosos ampliamente
reconocidos por su importancia biotecnológica, especialmente por su efectividad como
agentes de biocontrol, productores de enzimas lignocelulolíticas e inductores de
resistencia sistémica en plantas (Druzhinina et al., 2012; Kubicek et al., 2019; Amerio et
al., 2020). El éxito de Trichoderma como agente de biocontrol radica en su habilidad
para competir por espacio y nutrientes, así como en la producción de metabolitos
secundarios y enzimas hidrolíticas que degradan las paredes celulares de fitopatógenos
(Schmoll et al., 2016; Kumari et al., 2024; Evren et al., 2025).
La mayoría de las especies de Trichoderma han sido clasificadas como
asexuales. Sin embargo, investigaciones recientes han identificado formas sexuales en
especies filogenéticamente cercanas, agrupadas en el género Hypocrea, lo que sugiere la
posible presencia de genes sexuales conservados en Trichoderma (Kubicek et al., 2019).
Esta hipótesis ha impulsado el interés por explorar la base genética de la reproducción
en estas especies, especialmente en aquellas de interés biotecnológico.
En este contexto, el locus MAT (Mating Type Locus) es el principal
determinante de la sexualidad en hongos. Este locus codifica factores de transcripción
que regulan la compatibilidad sexual y, por ende, la posibilidad de reproducción sexual
fúngica. Los genes típicos del locus MAT incluyen MAT1-1-1, MAT1-2-1, MAT1-1-2 y
MAT1-1-3, así como los genes flanqueantes conservados conocidos como SLA2 y APN2
(Schmoll et al., 2016; Pöggeler et al., 2018; Kubicek et al., 2019). La identificación de
estos genes en el genoma de Trichoderma permitiría inferir la existencia de una
capacidad reproductiva sexual latente, lo cual tendría implicancias directas en el diseño
de estrategias de mejoramiento genético (Seidl et al., 2009).
La genómica de hongos está en plena expansión gracias a tecnologías de
secuenciación masiva (NGS), que desentrañan la diversidad genética, la arquitectura
cromosómica y fenómenos evolutivos como duplicación de genes y transferencia
horizontal (Neu et al., 2017; Castrillo et al., 2017). Estos avances permiten descubrir
redes metabólicas, vías de patogenicidad y mecanismos de adaptación, aunque persiste
4
un reto importante: una gran proporción de genes aún carece de función asignada
(Castrillo et al., 2017; Bielecka et al., 2022).
La disponibilidad de tecnologías de secuenciación de nueva generación, como
Illumina, ha facilitado el acceso a información genómica detallada, permitiendo la
búsqueda exhaustiva de genes de interés mediante análisis in silico. Estos enfoques han
revolucionado el estudio de la genética de hongos, brindando herramientas precisas para
la identificación y caracterización de loci específicos (Nafea et al., 2024).
En el género Trichoderma, varios genomas están disponibles en bases de datos
públicas; estudios comparativos revelan agrupaciones génicas o clusters para la
biosíntesis de metabolitos secundarios, genes implicados en la interacción ambiental y
señales de comunicación con otros organismos (Kubicek et al., 2019; Lütkenhaus et al.,
2019). Asimismo, se evidencia que el locus MAT en T. reesei codifica ambos
idiomorfos (MAT1-1 y MAT1-2) (Kubicek et al., 2019).
A pesar de que muchas especies de Trichoderma se consideran asexuales, se
observan estadios sexuales en especies relacionadas dentro del género Hypocrea, lo que
sugiere la posible existencia de reproducción sexual críptica (Seidl et al., 2009). El locus
MAT, conformado por los idiomorfos MAT1-1 y MAT1-2, codifica factores de
transcripción determinantes del tipo sexual en ascomicetes, y suele estar flanqueado por
genes como APN2 y SLA2, cuya conservación facilita su identificación (Pöggeler et
al., 2018).
Para T. koningiopsis, ya se dispone de un ensamblaje genómico nuclear de
~36,6 Mbp y un mitogenoma circular de 27.560 pb obtenido por tecnología Illumina
(Castrillo et al., 2017; Castrillo et al., 2023). Sin embargo, en el caso de T. koningiopsis,
una especie con alto potencial biotecnológico y aplicaciones en el control de
fitopatógenos, la presencia y organización del locus MAT no ha sido caracterizada aún.
El análisis genético o genómico de este locus permitiría no solo esclarecer aspectos
fundamentales de la biología reproductiva de la especie, sino también orientar el
desarrollo de nuevas estrategias de mejoramiento genético, tanto convencionales como
biotecnológicas. La detección del locus MAT permitiría confirmar un potencial sexual
críptico, habilitando estrategias de mejoramiento genético mediante cruzamientos
dirigidos.
5
El objetivo de este trabajo fue evaluar, mediante herramientas genómicas in
silico, la presencia y organización del locus MAT y sus genes asociados en el genoma de
una cepa nativa de T. koningiopsis, con el fin de inferir su capacidad de reproducción
sexual y establecer las bases para el desarrollo de estrategias de mejoramiento genético
orientadas a aplicaciones biotecnológicas.
MATERIALES Y MÉTODOS
Prospección y caracterización del locus MAT y sus genes asociados relacionados a la
capacidad sexual en hongos
Se seleccionaron datos genómicos (tecnología NGS Illumina Truseq) de una
cepa de T. koningiopsis (LBM 116 - POS7) de interés biotecnológico con antecedentes
de eficacia en biocontrol de fitopatógenos y secreción de enzimas, perteneciente al
cepario del Instituto de Biotecnología Molecular de Misiones (Castrillo, 2015; Castrillo
et al., 2017). Se realizó una prospección integral (búsqueda, localización y
caracterización) de los genes de interés en el genoma de T. koningiopsis LBM 116
(POS7) utilizando como datos crudos las 9.483.872 lecturas o secuencias cortas del
genoma de este hongo (Nro. de acceso Genbank MRBD00000000.1, Nro. de
Bioproyecto PRJNA356137). Las lecturas o secuencias cortas fueron sometidas a
control de calidad con herramientas como FastQC (Andrews, 2010) y Trimmomatic
(Bolger et al., 2014), eliminando lecturas de baja calidad y adaptadores.
Para la búsqueda de genes del locus MAT (MAT1-1-1, MAT1-2-1, MAT1-1-2,
MAT1-1-3) y genes flanqueantes (SLA2, APN2), primeramente, se realizaron búsquedas
BLASTn en la base de datos del NCBI de secuencias de referencia (Tabla 1). La
búsqueda y localización de genes de interés en el genoma de T. koningiopsis LBM 116
(POS7) se realizó de novo utilizando el programa bioinformático Geneious 9.1.8
(Kearse et a, 2012). Los genes de T. koningiopsis LBM 116 (POS7) detectados fueron
corroborados por búsquedas de similitud a través del motor BLAST en la base de datos
del NCBI (Altschul et al., 1990).
Tabla 1. Genes de referencia. Fuente Genbank.
6
Locus
N° de acceso Genbank
MAT1-1-1
FJ 599756, KY 624603, KY 624604
MAT1-2-1
KY 624604
MAT1-1-2
FJ 599756, KY 624603, KY 624604
MAT1-1-3
FJ 599756, KY 624603, KY 624603
SLA2
FJ 798800, MH401191, XM_014101264
APN2
CP 075864, OM362514
RESULTADOS
Luego del proceso de evaluación y filtrado de lecturas o secuencias cortas la
calidad de las lecturas permitió una búsqueda exhaustiva de los genes del locus MAT y
sus regiones flanqueantes.
Aun utilizando 9.483.872 lecturas o secuencias cortas, a través de la estrategia
de mapeo por referencia y búsqueda de novo, no se detectó la presencia de ninguno de
los genes MAT1-1-1, MAT1-2-1, MAT1-1-2 ni MAT1-1-3 en el genoma de T.
koningiopsis LBM 116 (POS7). Asimismo, no se identificaron secuencias con similitud
significativa a los dominios funcionales característicos de estos genes.
Por otro lado, utilizando la misma estrategia de análisis genómico comentada
más arriba sí se identificaron los genes flanqueantes SLA2 y APN2 en el genoma de T.
koningiopsis LBM 116 (POS7), demostrando la conservación de estos genes respecto a
las secuencias de referencia de otras especies fúngicas. Para el gen SLA2 se detectó la
secuencia parcial, de aproximadamente 3145 pb con una cobertura máxima de 44X
(Figura 1a). Para el gen APN2 se detectó una secuencia de aproximadamente 3960 pb
con una cobertura máxima de 38X (Figura 1b).
7
A
B
Figura 1. Mapeo por referencia de genes flanqueantes. a) Gen SLA2. b) Gen APN2.
El análisis de búsqueda por similitud en la base de datos del NCBI de los genes
flanqueantes confirmó su pertenencia al clado de Trichoderma, descartando posibles
errores de ensamblado.
Si bien se reconoce que basar un estudio genómico en una única cepa conlleva
limitaciones, el genoma de T. koningiopsis POS7 fue previamente ensamblado con
aproximadamente 9,4 millones de lecturas Illumina y una cobertura adecuada,
resultando en un genoma de 36,6 Mpb que constituye una referencia confiable para la
búsqueda de genes funcionales (Castrillo et al., 2017). En este contexto, los datos
obtenidos se consideran una base robusta para la exploración in silico de los genes del
locus MAT en esta especie.
La ausencia del locus MAT en T. koningiopsis LBM 116 (POS7) sugiere que la
especie es exclusivamente asexual. Este hallazgo es consistente con la falta de reportes
de estructuras sexuales en la literatura y con la biología reproductiva observada en
condiciones de laboratorio. Asimismo, numerosas especies de Trichoderma ya han sido
reportadas con ausencia de reproducción sexual, como Trichoderma longibrachiatum,
Trichoderma parareesei, Trichoderma harzianum y Trichoderma afroharzianum, donde
estudios filogenéticos sugieren que la ganancia o pérdida de capacidad de reproducción
sexual ha ocurrido numerosas veces en la evolución del género Trichoderma
(Druzhinina et al., 2010; Druzhinina et al., 2012; Kubicek et al., 2019).
Estos resultados tienen importantes implicancias para el mejoramiento genético
de la especie, ya que descartan la posibilidad de utilizar cruzamientos sexuales
8
convencionales para la generación de nuevas variantes o la combinación de rasgos de
interés biotecnológico.
DISCUSIÓN
En este estudio no se detecta la presencia de genes del locus MAT en la cepa
Trichoderma koningiopsis LBM 116 (POS7), pese a una búsqueda exhaustiva con ~9,48
millones de lecturas cortas Illumina mediante mapeo y ensamblado de novo. Este
resultado representa un hallazgo relevante para la biotecnología y el desarrollo de
agentes de biocontrol. Detectar la biología reproductiva de una cepa fúngica promisoria
tiene implicancias directas en estrategias de mejoramiento genético, y como
consecuencia se determinó que no será viable aplicar cruzamientos dirigidos entre
cepas.
La imposibilidad de realizar cruzamientos sexuales limita las estrategias de
mejoramiento genético a métodos alternativos como la ingeniería genética, la
mutagénesis aleatoria y la selección de variantes naturales. En ese sentido, el resultado
negativo de detección in silico del locus MAT en el mejoramiento genético de cepas,
aporta información valiosa al evitar duplicación de esfuerzos experimentales o dedicar
recursos a protocolos sexuales que probablemente no funcionen.
En este contexto, la exploración de la variabilidad presente en poblaciones de
Trichoderma, especialmente en cepas nativas, se perfila como la alternativa más
prometedora para optimizar el uso de T. koningiopsis (sólo o en consorcio de cepas) en
programas de biocontrol y en la producción de bioinsumos.
El análisis genómico de una única cepa de T. koningiopsis LBM 116 (POS7)
ciertamente impone límites al alcance o extrapolación de las conclusiones. Aunque su
genoma fue previamente ensamblado con alta cobertura y calidad y sirve como estándar
en la literatura (Castrillo et al., 2017), no hay garantía de que otras cepas de la misma
especie no porten versiones divergentes del locus MAT. Además, aunque algunos
trabajos han hallado baja divergencia molecular en ciertos marcadores en especies de
Trichoderma, en otros casos sí se ha documentado una alta variabilidad intraespecífica
(Muthumeenakshi et al., 1994; El-Komy et al., 2015)
9
Merece la pena resaltar que, en última instancia, además del locus MAT
relacionado a la reproducción sexual en hongos, existen otros factores externos
igualmente involucrados en este proceso en algunas cepas fúngicas, como la interacción
entre cepas a través de comunicación química por metabolitos secundarios, la luz
ambiental y el medio de cultivo (Dattenböck et al., 2018).
Es importante considerar que la ausencia del locus MAT podría estar asociada a
una pérdida evolutiva, posiblemente relacionada con la adaptación a nichos ecológicos
específicos donde la reproducción asexual podría haberle conferido alguna ventaja
selectiva. Mutantes del locus MAT en Fusarium graminearum poseen una virulencia
reducida en la colonización de tejidos vegetales, lo que indica que estos genes también
podrían estar cumpliendo roles en otras actividades biológicas del hongo (Zheng et al.,
2013).
Como metas para mejorar las limitantes de información genómica a partir de
una única cepa de T. koningiopsis, en futuras investigaciones proponemos la estrategia
de ampliar el análisis genómico in silico a otras cepas de T. koningiopsis como así
también de diferentes orígenes geográficos.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Altschul, S.F., Gish, W., Miller, W., Myers, E.W. & Lipman, D.J. (1990). Basic
local alignment search tool. Journal of molecular biology, 215(3), 403-410.
Amerio, N.S., Castrillo, M.L., Bich, G.A., Zapata, P.D. & Villalba, L.L. (2020).
Trichoderma en la Argentina: Estado del arte. Ecología austral, 30(1), 113-124.
Andrews, S. (2010). FastQC: A Quality Control Tool for High Throughput
Sequence Data. Available online at:
http://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc.
Bielecka, M., Pencakowski, B. & Nicoletti, R. (2022). Using next-generation
sequencing technology to explore genetic pathways in endophytic fungi in the syntheses
of plant bioactive metabolites. Agriculture, 12(2), 187.
10
Bolger, A.M., Lohse, M. & Usadel, B. (2014). Trimmomatic: a flexible trimmer
for Illumina sequence data. Bioinformatics, 30(15), 2114-2120.
Castrillo, M.L. (2015) Caracterización de celulasas secretadas por aislamientos
de Trichoderma, nativos de la provincia de Misiones (Argentina) aplicables en la etapa
de sacarificación. Tesis de Doctorado. Universidad Nacional de Misiones. 286 p.
Castrillo, M.L., Bich, G.Á., Modenutti, C., Turjanski, A., Zapata, P.D. &
Villalba, L.L. (2017). First whole-genome shotgun sequence of a promising cellulase
secretor, Trichoderma koningiopsis strain POS7. Genome Announcements, 5(37), 10-
1128.
Castrillo, M.L., Bich, G.Á., Amerio, N.S., Barengo, M.P., Zapata, P.D.,
Saparrat, M.C.N. & Villalba, L.L. (2023). Trichoderma koningiopsis (Hypocreaceae)
has the smallest mitogenome of the genus Trichoderma. Frontiers in Microbiology, 14,
1141087. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1141087
Dattenböck, C., Tisch, D., Schuster, A., Monroy, A.A., Hinterdobler, W. &
Schmoll, M. (2018). Gene regulation associated with sexual development and female
fertility in different isolates of Trichoderma reesei. Fungal Biology and
Biotechnology, 5, 1-11.
Druzhinina, I.S., Kubicek, C.P., Komoń-Zelazowska, M., Mulaw, T.B. &
Bissett, J. (2010). The Trichoderma harzianum demon: complex speciation history
resulting in coexistence of hypothetical biological species, recent agamospecies and
numerous relict lineages. BMC Evolutionary Biology, 10, 1-14.
Druzhinina, I.S., Komoń-Zelazowska, M., Ismaiel, A., Jaklitsch, W., Mullaw,
T., Samuels, G.J. & Kubicek, C. P. (2012). Molecular phylogeny and species
11
delimitation in the section Longibrachiatum of Trichoderma. Fungal Genetics and
Biology, 49(5), 358-368.
El_Komy, M., Saleh, A., Eranthodi, A. & Molan, Y. (2015). Characterization of
novel Trichoderma asperellum isolates to select effective biocontrol agents against
tomato Fusarium wilt. The plant pathology journal, 31(1), 50.
Evren, G., Korkom, Y., Saboori, A. & Cakmak, I. (2025). Exploring the
potential of Trichoderma secondary metabolites against Tetranychus urticae (Acari:
Tetranychidae). Journal of Invertebrate Pathology, 211, 108299.
Kearse, M., Moir, R., Wilson, A., Stones-Havas, S., Cheung, M., Sturrock, S., ...
& Thierer, T. (2012). Geneious Basic: an integrated and extendable desktop software
platform for the organization and analysis of sequence data. Bioinformatics, 28(12),
1647-1649.
Kubicek, C.P., Steindorff, A.S., Chenthamara, K., Manganiello, G., Henrissat,
B., Zhang, J., ... & Druzhinina, I. S. (2019). Evolution and comparative genomics of the
most common Trichoderma species. BMC genomics, 20, 1-24.
Kumari, R., Kumar, V., Arukha, A.P., Rabbee, M.F., Ameen, F. & Koul, B.
(2024). Screening of the biocontrol efficacy of potent Trichoderma strains against
Fusarium oxysporum f. sp. ciceri and Scelrotium rolfsii causing wilt and collar rot in
chickpea. Microorganisms, 12(7), 1280.
Lütkenhaus, R., Traeger, S., Breuer, J., Carreté, L., Kuo, A., Lipzen, A., ... &
Nowrousian, M. (2019). Comparative genomics and transcriptomics to analyze fruiting
body development in filamentous ascomycetes. Genetics, 213(4), 1545-1563.
12
Muthumeenakshi, S., Mills, P., Brown, A. & Seaby, D. (1994). Intraspecific
molecular variation among Trichoderma harzianum isolates colonizing mushroom
compost in the British Isles. Microbiology, 140(Pt 4), 769–777.
Nafea, A.M., Wang, Y., Wang, D., Salama, A.M., Aziz, M.A., Xu, S. & Tong,
Y. (2024). Application of next-generation sequencing to identify different
pathogens. Frontiers in microbiology, 14, 1329330.
Neu, E., Featherston, J., Rees, J. & Debener, T. (2017). A draft genome
sequence of the rose black spot fungus Diplocarpon rosae reveals a high degree of
genome duplication. PLoS One, 12(10), e0185310.
Pöggeler, S., Nowrousian, M., Teichert, I., Beier, A. & Kück, U. (2018).
Fruiting-body development in ascomycetes. The Mycota: Physiology and Genetics:
Selected Basic and Applied Aspects, 1-56.
Schmoll, M., Dattenböck, C., Carreras-Villaseñor, N., Mendoza-Mendoza, A.,
Tisch, D., Alemán, M. I., ... & Herrera-Estrella, A. (2016). The genomes of three
uneven siblings: footprints of the lifestyles of three Trichoderma species. Microbiology
and Molecular Biology Reviews, 80(1), 205-327.
Seidl, V., Seibel, C., Kubicek, C. P. & Schmoll, M. (2009). Sexual development
in the industrial workhorse Trichoderma reesei. Proceedings of the National Academy
of Sciences, 106(33), 13909-13914.
Zheng, Q., Hou, R., Juanyu, Zhang, Ma, J., Wu, Z., ... & Xu, J. R. (2013). The
MAT locus genes play different roles in sexual reproduction and pathogenesis in
Fusarium graminearum. PloS one, 8(6), e66980.
