Gliocladium roseum и Trichoderma viride как биодеструкторы афлатоксина В1 и антагонисты токсигенного гриба Aspergillus flavus
Автор: Щербакова Лариса Александровна, Микитюк Олег Дмитриевич, Назарова Татьяна Александровна, Джавахия Виталий Георгиевич
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Микотоксикология кормов, кормовые культуры
Статья в выпуске: 6 т.51, 2016 года.
Бесплатный доступ
Контаминация фуражного зерна и растительного сырья афлатоксинами представляет собой серьезную проблему. Подходы к ее решению в основном направлены на деконтаминацию уже загрязненного токсинами сырья или связаны с использованием микробных антагонистов, способных подавлять развитие токсигенных видов Aspergillium, в частности Aspergillus flavus. В представляемой работе у двух микромицетов ( Gliocladium roseum, штамм GRZ7 и Trichoderma viride, штамм TV35), которые были выделены нами ранее из консорциума токсигенного A. flavus, исследована способность к антагонизму в отношении этого гриба, а также к деградации, продуцируемого им афлатоксина В1 (АФВ1). Изучение динамики разрушения токсина при выращивании микромицетов на жидкой среде Чапека с гидролизатом казеина в присутствии АФВ1 (28 °С, 200 об/мин, 7 сут) показало, что исследуемый штамм G. roseum к концу культивирования разлагает 80-90 % АФВ1, добавленного в питательную среду. Штамм T. viride оказался менее активным биодеструктором АФВ1 (деградация не более 48 % микотоксина за тот же период культивирования в описанных выше условиях). Однако в отличие от G. roseum штамм T. viride эффективно подавлял рост колоний токсигенного A. flavus (штамм A11). При совместном культивировании T. viride TV35 и штамма A11 на агаризованной среде наблюдалось значительное торможение роста продуцента АФВ1, что приводило к сокращению диаметра колоний последнего в среднем на 63,9 % (р £ 0,004), тогда как в варианте с G. roseum - на 5,6 % (р £ 0,05). Исследование токсин-деградирующей активности культуральной жидкости G. roseum, выращенного в отсутствие АФB1, показало, что этот биодеструктор обладает способностью синтезировать и секретировать метаболиты с номинально отсекаемой молекулярной массой > 5 кДа, предположительно ферменты, разрушающие или конвертирующие этот микотоксин. Продемонстрирована возможность повышения афлатоксин-деградирующей активности у штамма TV35, проявлявшего антагонизм в отношении A. flavus. Полученные результаты могут стать основой для последующей идентификации катаболизирующих АФВ1 ферментов и разработки биологических методов деконтаминации кормов, загрязненных афлатоксином или его продуцентом.
Афлатоксин в1, биодеструкция
Короткий адрес: https://sciup.org/142214000
IDR: 142214000 | DOI: 10.15389/agrobiology.2016.6.946rus
Список литературы Gliocladium roseum и Trichoderma viride как биодеструкторы афлатоксина В1 и антагонисты токсигенного гриба Aspergillus flavus
- Bbosa G.S., Kitya D., Lubega A., Ogwal-Okeng J., Anokbonggo W.W., Kyegombe D.B. Review of the biological and health effects of aflatoxins on body organs and body systems. In: Aflatoxins: recent advances and future prospects/M. Razzaghi-Abyaneh (ed.). InTech, Rijeka, Croatia, 2013: 239-266 ( ) DOI: 10.5772/51201
- Filasi A., Sireli U.T. Occurrence of aflatoxins in food. In: Aflatoxins: recent advances and future prospects/M. Razzaghi-Abyaneh (ed.). InTech, Rijeka, Croatia, 2013: 143-170 ( ) DOI: 10.5772/51031
- Miller J.D., Schaafsma A.W., Bhatnagar D., Bondy G., Carbone I., Harris L.J., Harrison G., Munkvold G.P., Oswald I.P., Pestka J.J., Sharpe L., Sumarah M.W., Tittlemier S.A., Zhou T. Mycotoxins that affect the North American agrifood sector: state of the art and directions for the future. World Mycotoxin Journal, 2014, 7(1): 63-82.
- Whitlow L.W. Evaluation of mycotoxin binders. Proc. 4th Mid-Atlantic Nutrition Conference/N.G. Zimmermann (ed.). College Park, University of Maryland, 2006: 132-143.
- Dhramaputra O.S., Putri A.S.R., Retnovati I., Ambarwati S. Antagonistic effect of three fungal isolates to aflatoxin-producing Aspergillus flavus. Biothropia, 2003, 21: 19-31.
- Raters M., Matissek R. Thermal stability of aflatoxin B1 and ochratoxin A. Mycotoxin Research, 2008, 24(3): 130-134 ( ) DOI: 10.1007/BF03032339
- Womack E.D., Brownab A.E., Sparksa D.L. A recent review of non-biological remediation of aflatoxin-contaminated crops. J. Sci. Food Agric., 2014, 94(9): 1706-1714 ( ) DOI: 10.1002/jsfa.6520
- Wu Q., Jezkova A., Yuan Z., Pavlikova L., Dohnal V., Kuca K. Biological degradation of aflatoxins. Drug Metab. Rev., 2009, 41(1): 1-7 ( ) DOI: 10.1080/03602530802563850
- Kabak B., Dobson A.D.W., Var I. Strategies to prevent mycotoxin contamination of food and animal feed: A review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2006, 46: 593-619 ( ) DOI: 10.1080/10408390500436185
- Mishra H.N., Das C. A review on biological control and metabolism of aflatoxin. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2003, 43: 245-264 ( ) DOI: 10.1080/10408690390826518
- Shukla R., Kumar A., Prasad C.S., Srivastava B., Dubey N.K. Antimycotic and antiaflatoxigenic potency of Adenocalymma alliaceum Miers. on fungi causing biodeterioration of food commodities and raw herbal drugs. Int. Biodeter. Biodegr., 2008, 62: 348-351 ( ) DOI: 10.1016/j.ibiod.2007.11.006
- Sardjono E., Rahayu S., Raharjo S., Rahayu K. Detoxification of aflatoxin B1 by extracellular enzymes of Aspergillus oryzae KKB4. Indonesian Food and Nutrition Progress, 2004, 11(1): 30-34.
- Motomura M., Toyomasu T., Mizuno1 K., Shinozawa1 T. Purification and characterization of an aflatoxin degradation enzyme from Pleurotus ostreatus. Microbiol. Res., 2003, 158: 237-242 ( ) DOI: 10.1078/0944-5013-00199
- Alberts J.F. Microbial degradation of mycotoxins. PhD Thesis. University of Stellenbosch, 2007.
- Guan S., Ji C., Zhou T., Li J.X., Ma Q.G, Niu T.G. Aflatoxin B1 degradation by Stenotrophomonas maltophilia and other microbes selected using coumarin medium. Int. J. Mol. Sci., 2008, 9: 1489-1503 ( ) DOI: 10.3390/ijms9081489
- Cao H., Liu D., Mo X., Xie C., Yao D. A fungal enzyme with the ability of aflatoxin B1 conversion: purification and ESI-MS/MS identification. Microbiol. Res., 2011, 166: 475-483 ( ) DOI: 10.1016/j.micres.2010.09.002
- Zhemchuzhina N., Mikityuk O., Shcherbakova L., Campbell B., Dorofeeva L., Dzhavakhiya V. Isolation of aflatoxin B1-degrading fungi among the mycoflora coincidental with toxigenic Aspergillus flavus. Proc. 14th Int. Congr. on Molecular Plant-Microbe Interactions. Quebec City, 2009: 158.
- Shcherbakova L., Statsyuk N., Mikityuk O., Nazarova T., Dzhavakhiya V. Aflatoxin B1-degrading activity by Phoma glomerata PG41 isolated from natural substrate colonized by aflatoxigenic Aspergillus flavus. Jundishapur Journal of Microbiology, 2015, 8(1): 1-5 ( ) DOI: 10.5812/jjm.24324
- Forootanfara H., Faramarzia M.A., Shahverdia A.R., Yazdia M.T. Purification and biochemical characterization of extracellular laccase from the ascomycete Paraconiothyrium variabile. Bioresource Technol., 2011, 10(2): 1808-1814 ( ) DOI: 10.1016/j.biortech.2010.09.043
- Utermark J., Karlovsky P. Role of zearalenone lactonase in protection of Gliocladium roseum from fungitoxic effects of the mycotoxin zearalenone. Appl. Environ. Microb., 2007, 73(2): 637-642 ( ) DOI: 10.1128/AEM.01440-06
- Utermark J., Karlovsky P. Detoxification of zearalenone by Gliocladium roseum: biological function and regulation of zearalenone lactonase synthesis. Proc. 29th Mycotoxin Workshop. Fellbach, 2007: 54.
- Lee L.S., Dunn J.J., De Lucca A.J., Ciegler A. Role of lactone ring of aflatoxin B1 in toxicity and mutagenicity. Experientia, 1981, 37: 16-17 ( ) DOI: 10.1007/BF01965543
- Guan S., Zhou T., Ym Y., Xie M., Ruan Z., Young J.C. Microbial strategies to control aflatoxins in food and feed. World Mycotoxin Journal, 2011, 4: 413-424 ( DOI: 10.3920/WMJ2011.1290
- Nicolás-Vázquez I., Méndez-Albores A., Moreno-Martínez E., Miranda R., Castro M. Role of lactone ring in structural, electronic, and reactivity properties of aflatoxin B1: a theoretical study. Arch. Environ. Con. Tox., 2010, 59(3): 393-406 ( ) DOI: 10.1007/s00244-010-9501-x
- Iram W., Anjum T., Iqbal M., Ghaffar A., Abbas M. Mass spectrometric identification and toxicity assessment of degraded products of aflatoxin B1 and B2 by Corymbia citriodora aqueous extracts. Scientific Reports, 2015, 5: 14672 ( ) DOI: 10.1038/srep14672