Продуцирование альтернариола у популяций мелкоспоровых видов Alternaria, ассоциированных с зерновыми кормами
Автор: Кононенко Г.П., Пирязева Е.А., Буркин А.А.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Микология
Статья в выпуске: 3 т.55, 2020 года.
Бесплатный доступ
Современная наука располагает убедительными доказательствами того, что грибы рода Alternaria представляют серьезную токсикологическую опасность. Благодаря способности активно расти на разных субстратах в широком диапазоне температур и влажности они занимают обширную экологическую нишу и продуцируют несколько структурных типов вторичных метаболитов с особо опасными формами негативного действия (S.M. Tralamazza с соавт., 2018). В группе дибензо-a-пиронов наиболее известен альтернариол (АОЛ), обладающий высокой цитотоксичностью, генотоксическим и мутагенным действием (Z. Mao с соавт., 2014). Объем информации относительно способности грибов Alternaria продуцировать этот токсин остается пока ограниченным. За последние годы в России выявлена значительная распространенность мелкоспоровых видов этих грибов на зерновых культурах (Ф.Б. Ганнибал, 2004, 2008; Т.Ю. Гагкаева с соавт., 2012). Обнаружено возрастание частоты встречаемости и числа случаев значительного накопления АОЛ в зерне и кормовых зерносмесях (Г.П. Кононенко с соавт., 2019, 2020). В настоящем исследовании нами впервые показано, что виды A. tenuissima , A. alternata и A. arborescens могут иметь отношение к контаминации зерновых кормов этим микотоксином. Целью работы стала оценка потенциала накопления АОЛ основными видами грибов рода Alternaria , ассоциированных с зерновыми кормами. Культуры грибов выделяли из 57 образцов кормов, включая зерно пшеницы, ячменя, кукурузы и овса, семена подсолнечника, отруби пшеничные и комбикорма. Моноконидиальные изоляты, идентифицированные по культурально-морфологическим признакам как A. tenuissima (Nees et T. Nees: Fries) Wiltshire, A. alternata (Fr.) Keissl и A. arborescens E.G. Simmons, а также 14 изолятов, отнесенных к группе видов A. infectoria , культивировали на панели из четырех питательных сред, включающей картофельно-морковный агар (potato-carrot agar, PCA), сенной агар (hay infusion agar, HAY), солодовый агар (malt extract agar, MEA) и овощной агар (vegetable juice agar, V-8), в течение 7 сут при 25 °С. Определение АОЛ в экстрактах образцов биомассы выполняли методом непрямого конкурентного иммуноферментного анализа (ELISA) с помощью аттестованной коммерческой тест-системы. Среди изолятов, принадлежащих группе видов A. infectoria , 13 были лишены продуцирующей способности, тогда как для одного из них накопление АОЛ наблюдалось на всех ростовых средах в количествах соответственно 2,0±0,2; 14±3; 18±4 и 220±30 мкг/г. Оценка биосинтетического потенциала A. tenuissima и A. alternata показала, что по общему числу продуцентов и доле высокоактивных и сверхактивных изолятов наибольшая степень его реализации наблюдается на МЕА. Суммарная величина накопления АОЛ в этих условиях для обоих видов оказалась практически одинаковой и составила соответственно 73 и 71 мкг/г. Изоляты A. arborescens обеспечивали наибольшую продукцию АОЛ на средах V-8, HAY и MEA в количествах, равных соответственно 106, 64 и 31 мкг/г.
Альтернариол, группа видов alternaria infectoria, зерновые корма, иммуноферментный анализ
Короткий адрес: https://sciup.org/142226323
IDR: 142226323 | DOI: 10.15389/agrobiology.2020.3.628rus
Список литературы Продуцирование альтернариола у популяций мелкоспоровых видов Alternaria, ассоциированных с зерновыми кормами
- Tralamazza S.M., Piacentini K.C., Iwase C.H.T., De Oliveira Rocha L. Toxigenic Alternaria species: impact in cereals worldwide. Current Opinion in Food Science, 2018, 23: 57-63 ( ). DOI: 10.1016/j.cofs.2018.05.002
- Ostry V. Alternaria mycotoxins: an overview of chemical characterization, producers, toxicity, analysis and occurrence in foodstuffs. World Mycotoxin Journal, 2008, 1(2): 175-188 ( ). DOI: 10.3920/WMJ2008.x013
- EFSA on Contaminants in the Food Chain (CONTAM). Scientific opinion on the risks for animal and public health related to the presence of Alternaria toxins in feed and food. EFSA Journal, 2011, 9(10): 2407 ( ). DOI: 10.2903/j.efsa.2011.2407
- Lou J., Fu L., Peng Y., Zhou L. Metabolites from Alternaria fungi and their bioactivities. Molecules, 2013, 18(5): 5891-5935 ( ). DOI: 10.3390/molecules18055891
- Lee H.B., Patriarca A., Magan N. Alternaria in food: ecophysiology, mycotoxin production and toxicology. Mycobiology, 2015, 43(2): 93-106 ( ). DOI: 10.5941/MYCO.2015.43.2.93
- Mao Z., Sun W., Fu L., Luo H., Lai D., Zhou L. Natural dibenzo-a-pyrones and their bioactivities. Molecules, 2014, 19(4): 5088-5108 ( ).
- DOI: 10.3390/molecules19045088
- Patriarca A., Azcarate M.P., Terminiello L., Fernández Pinto V. Mycotoxin production by Alternaria strains isolated from Argentinian wheat. International Journal of Food Microbiology, 2007, 119(3): 219-222 ( ).
- DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2007.07.055
- Mašková Z., Tančinová D., Barboráková Z., Felšöciová S., Cisarová M. Comparison of occurrence and toxinogenity of Alternaria spp. isolated from samples of conventional and new crossbred wheat of Slovak origin. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences, 2012, 1(4): 552-562 ( 10.15414 /jmbfs.2016.5.6.552-556).
- DOI: 10.15414/jmbfs.2016.5.6.552-556
- Oviedo M.S., Sturm M.E., Reynoso M.M., Chulze S.N., Ramirez M.L. Toxigenic profile and AFLP variability of Alternaria alternata and Alternaria infectoria occurring on wheat. Brazilian Journal of Microbiology, 2013, 44(2): 447-455 ( ).
- DOI: 10.1590/S1517-83822013000200017
- Andersen B., Nielsen K.F., Fernández Pinto V., Patriarca A. Characterization of Alternaria strains from Argentinean blueberry, tomato, walnut and wheat. International Journal of Food Microbiology, 2015, 196: 1-10 ( ).
- DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2014.11.029
- Ramires F.A., Masiello M., Somma S., Villani A., Susca A., Logrieco A.F., Luz C., Meca G., Moretti A. Phylogeny and mycotoxin characterization of Alternaria species isolated from wheat grown in Tuscany, Italy. Toxins, 2018, 10(11): 472 ( ).
- DOI: 10.3390/toxins10110472
- Li F., Toyazaki N., Yoshizawa T. Production of Alternaria mycotoxins by Alternaria alternata isolated from weather-damaged wheat. Journal of Food Protection, 2001, 64(4): 567-571 ( ).
- DOI: 10.4315/0362-028x-64.4.567
- Nguyen T.T.T., Kim J., Jeon S.J., Lee C.W., Magan N., Lee H.B. Mycotoxin production of Alternaria strains isolated from Korean barley grains determined by LC-MS/MS. International Journal of Food Microbiology, 2018, 268: 44-52 ( ).
- DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2018.01.003
- Zwickel T., Kahr S.M., Rychlik M., Müller E.H. Chemotaxonomy of mycotoxigenic small-spored Alternaria fungi - do multitoxin mixtures act as an indicator for species differentiation? Frontiers in Microbiology, 2018, 9: 1368 ( ).
- DOI: 10.3389/fmicb.2018.01368
- Andersen B., Thrane U. Secondary metabolites produced by Alternaria infectoria and their use as chemotaxonomic markers. Mycotoxin Research, 1996, 12(2): 54-60 ( ).
- DOI: 10.1007/BF03192262
- Andersen B., Thrane U. Differentiation of Alternaria infectoria and Alternaria alternata based on morphology, metabolite profiles, and cultural characteristics. Canadian Journal of Microbiology, 1996, 42(7): 685-689 ( ).
- DOI: 10.1139/m96-093
- Andersen B., Krøger E., Roberts R.G. Chemical and morphological segregation of Alternaria alternata, A. gaisen and A. longipes. Mycological Research, 2001, 105(3): 291-299 ( ).
- DOI: 10.1017/S0953756201003446
- Pinto V.F., Patriarca A. Alternaria species and their associated mycotoxins. In: Mycotoxigenic Fungi: Methods in Molecular Biology, vol. 1542 /A. Moretеi, A. Susca (eds.). Humana Press, New York, NY, 2017: 13-32 ( ).
- DOI: 10.1007/978-1-4939-6707-0_2
- Lawrence D.P., Rotondo F., Gannibal P.B. Biodiversity and taxonomy of the pleomorphic genus Alternaria. Mycological Progress, 2016, 15(1): article 3 ( ).
- DOI: 10.1007/s11557-015-1144-x
- Gannibal Ph.B., Yli-Mattila T. Cultural and molecular differentiation of small-spored Alternaria species associated with Poaceae. Микология и фитопатология, 2005, 39(4): 13-23.
- Frisvad J.C., Smedsgaard J., Larsen T.O., Samson R.A. Mycotoxins, drugs and other extrolites produced by species in Penicillium subgenus Penicillium. Studies in Mycology, 2004, 49: 201-241.
- Frisvad J.C., Hubka V., Ezekiel C.N., Hong S.-B., Nováková A., Chen A.J., Arzanlou M., Larsen T.O., Sklenár F., Mahakarnchanakul W., Samson R.A., Houbraken J. Taxonomy of Aspergillus section Flavi and their production of aflatoxins, ochratoxins and other mycotoxins. Studies in Mycology, 2019, 93: 1-63 ( ).
- DOI: 10.1016/j.simyco.2018.06.001
- Simmons E.G. Alternaria. An identification manual. CBS, Utrecht, 2007.
- Introduction to food- and airborne fungi /R.A. Samson, E.S. Hoekstra, J.S. Frisvad, O. Filtenborg (eds.). CBS, Utrecht, 2000.
- Буркин А.А., Кононенко Г.П. Иммуноферментный анализ альтернариола. Иммунопатология, аллергология, инфектология, 2009, 2: 7-8.
- Ганнибал Ф.Б. Мелкоспоровые виды рода Alternaria на злаках. Микология и фитопатология, 2004, 38(3): 19-28.
- Ганнибал Ф.Б. Виды рода Alternaria в семенах зерновых культур в России. Микология и фитопатология, 2008, 42(4): 359-368.
- Гагкаева Т.Ю., Ганнибал Ф.Б., Гаврилова О.П. Зараженность зерна пшеницы грибами Fusarium и Alternaria на юге России в 2010 году. Защита и карантин растений, 2012, 1: 37-42.
- Пирязева Е.А., Кононенко Г.П. Продуцирование альтернариола отдельными видами Alternaria из кормовых объектов. Мат. четвертого съезда микологов России "Современная микология в России", Т. 7. М., 2017: 175-177.
- Ustyuzhanina M.I., Burkin A.A., Kononenko G.P., Piryazeva E.A., Zotova E.V. Alternative assay media for alternariol production by Alternaria species. Proc. of the VIII International Conference on Environmental, Industrial and Applied Microbiology - BioMicroWorld2018 "Global progress in applied microbiology: a multidisciplinary approach" /A. Méndez-Vilas (ed.). Formatex Research Center, Badajoz, Spain, 2018: 1-5.
- Kononenko G.P., Ustyuzhanina M.I., Orina A.S. Multi-substrate screening the ability to produce alternariol among Alternaria arborescens strains. Journal of Veterinary Science & Technology, 2019, 10: 41-42.
- Andersen B., Krøger E., Roberts G. Chemical and morphological segregation of Alternaria arborescens, A. infectoria and A. tenuissima species-groups. Mycological Research, 2002, 106(2): 170-182 ( ).
- DOI: 10.1017/S0953756201005263
- Andersen B., Sørensen J.L., Nielsen K.F., van den Ende B.G., de Hoog S. A polyphasic approach to the taxonomy of the Alternaria infectoria species-group. Fungal Genetics and Biology, 2009, 46: 642-656 ( ).
- DOI: 10.1016/j.fgb.2009.05.005
- Patriarca A., da Cruz Cabral L., Pavicich M.A., Nielsen K.F., Andersen B. Secondary metabolite profiles of small-spored Alternaria support the new phylogenetic organization of the genus. International Journal of Food Microbiology, 2019, 291: 135-143 ( ).
- DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2018.11.022
- Kostecki M., Grabarkiewicz-Szczẹsna J., Chelkowski J. Biosynthesis and preparation of five Alternaria metabolites. Mycotoxin Research, 1991, 7(1): 3-7 ( ).
- DOI: 10.1007/BF03192156
- Häggblom P., Hiltunen M. Regulation of mycotoxin biosynthesis in Alternaria. Mycotoxin Research, 1991, 7(1): 8-10 ( ).
- DOI: 10.1007/BF03192157
- Oviedo M.S., Ramirez M.L., Barros G.G., Chulze S.N. Impact of water activity and temperature on growth and alternariol and alternariol monomethyl ether production of Alternaria alternata isolated from soybean. Journal of Food Protection, 2010, 73(2): 336-343 ( ).
- DOI: 10.4315/0362-028X-73.2.336
- Kosiak B., Torp M., Skjerve E., Andersen B. Alternaria and Fusarium in Norwegian grains of reduced quality - a matched pair sample study. International Journal of Food Microbiology, 2004, 93(1): 51-62 ( ).
- DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2003.10.006
- Logrieco A., Bottalico A., Solfrizzo M., Mulé G. Incidence of Alternaria species in grains from Mediterranean countries and their ability to produce mycotoxins. Mycologia, 1990, 82(4): 501-505 ( ).
- DOI: 10.2307/3760022
- Кононенко Г.П., Буркин А.А., Зотова Е.В., Смирнов А.М. Микотоксикологическое исследование кормового зерна кукурузы (1998-2018 гг.). Российская сельскохозяйственная наука, 2019, 3: 28-31 ( ).
- DOI: 10.31857/S2500-26272019328-31
- Кононенко Г.П., Буркин А.А., Зотова Е.В. Микотоксикологический мониторинг. Сообщение I. Полнорационные комбикорма для свиней и птицы (2009-2018 гг.). Ветеринария сегодня, 2020, 1(32): 60-65 ( ).
- DOI: 10.29326/2304-196X-2020-1-32-60-65