Deepsea fungi of the eastern tropical Pacific of Costa Rica: morphological, genetic, and enzymatic characterization

Abstract

Abstract. Introduction: Fungal communities have only been studied in a small portion of the vast variety of habitats that exist in deepsea environments, and studies aimed at understanding fungal diversity and function are minimal. Objective: The aim of this study is to explore both the fungal diversity in deepsea sediments and the enzymatic activities present in them, which are related to the ecological roles of the strains and their biotechnological potential. Methods: Eighteen sediment samples from three expeditions to deepsea areas of the Eastern Tropical Pacific (ETP) of Costa Rica were analyzed. Fungi were cultured on R2A medium, followed by physical characterization and molecular analysis (ITS and whole-genome sequencing) for the taxonomic identification of the strains. Once pure cultures were established, enzymatic tests for cellobiase, chitinase, lipase, cellulase, peroxidase, and laccase activities were performed, as well as surfactant activity. Results: Fifty-five fungal strains were isolated, and genetic analysis was conducted on 27 strains, of which 7.41% belong to the Basidiomycota group and 92.59% to Ascomycota. These strains are distributed across 14 species. Among the identified strains are Periconia LEGMi281a and Hortaea LEGMi415c. Two strains exhibited cellobiase and chitinase activity, one strain exhibited cellulase activity, and one exhibited laccase production. None of the species exhibited lipase or peroxidase activity, and no clear surfactant activity was detected. Whole-genome sequencing revealed significant size differences compared to reference genomes. Conclusion: The enzymatic activities of the strains suggest they may play a role in the degradation of organic matter and nutrient recycling, similar to terrestrial fungal counterparts. The differences in genome sizes, with the genomes of Periconia LEGMi281a and Hortaea LEGMi415c being larger than the reference genomes, pave the way for future research into deepsea adaptations, reflected in genetic changes. Additionally, the strains were identified as having high biotechnological potential.Resumen. Introducción: Las comunidades fúngicas sólo se han estudiado en una pequeña parte de la gran variedad de hábitats que existen en los entornos de aguas profundas, y los estudios destinados a comprender la diversidad y la función de los hongos son mínimos. Objetivo: El objetivo de este estudio es explorar tanto la diversidad fúngica en sedimentos de aguas profundas como las actividades enzimáticas presentes en ellos, relacionadas con las funciones ecológicas de las cepas y su potencial biotecnológico. Métodos: Se analizaron 18 muestras de sedimentos provenientes de tres expediciones a zonas profundas del Pacífico Tropical Oriental (PTO) de Costa Rica. Los hongos se cultivaron en medio R2A, seguido de caracterización física y análisis molecular (ITS y secuenciación del genoma completo) para la identificación taxonómica de las cepas. Una vez establecidos los cultivos puros, se realizaron pruebas enzimáticas para las actividades celobiasa, quitinasa, lipasa, celulasa, peroxidasa y lacasa, así como para la actividad surfactante. Resultados: Se aislaron 55 cepas fúngicas y se realizó el análisis genético de 27 cepas, de las cuales el 7,41% pertenecen al grupo Basidiomycota y el 92,59% a Ascomycota. Estas cepas se distribuyen en 14 especies. Entre las cepas identificadas se encuentran Periconia LEGMi281a y Hortaea LEGMi415c. Dos cepas presentaban actividad de celobiasa y quitinasa, una cepa presentaba actividad de celulasa y una presentaba producción de lacasa. Ninguna de las especies mostró actividad lipasa o peroxidasa, y no se detectó ninguna actividad surfactante clara. La secuenciación del genoma completo reveló diferencias de tamaño significativas en comparación con los genomas de referencia. Conclusiones: Las actividades enzimáticas de las cepas sugieren que pueden desempeñar un papel en la degradación de la materia orgánica y el reciclaje de nutrientes, de forma similar a sus homólogos fúngicos terrestres. Las diferencias en el tamaño de los genomas, siendo los de Periconia LEGMi281a y Hortaea LEGMi415c mayores que los de referencia, allanan el camino para futuras investigaciones sobre las adaptaciones a las profundidades marinas, reflejadas en cambios genéticos. Además, se determinó que las cepas tenían un alto potencial biotecnológico.