Способность продуцировать охратоксин а и цитринин у Penicillium verrucosum и P. viridicatum из зерна и травяных кормов, отобранных в разных регионах России

Способность продуцировать охратоксин а и цитринин у Penicillium verrucosum и P. viridicatum из зерна и травяных кормов, отобранных в разных регионах России

Автор: Кононенко Г.П., Пирязева Е.А., Буркин А.А., Зотова Е.В.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Фитопатология, токсикология

Статья в выпуске: 5 т.58, 2023 года.

Бесплатный доступ

В последние десятилетия достигнут значительный прогресс в изучении распространенности представителей рода Penicillium подрода Penicillium в объектах окружающей среды и способности этих грибов продуцировать широкий спектр токсичных метаболитов (T. Rundberget с соавт., 2004; J. O’Callaghan с соавт., 2013; M. Schmidt-Heydt с соавт., 2015). В ряде европейских стран для одного из видов - P. verrucosum Dierckx показана преимущественная распространенность на злаках и прямая связь с зараженностью зерна грибом и частотой обнаружения метаболитов с нефротоксическим действием (F. Lund, J.C. Frisvad, 2003; M. Lindblad с соавт., 2004; S. Elmholt, P.H. Rasmussen, 2005). Однако доступные сведения о характере токсинообразования у этого гриба при контаминации им зерна и кормовых объектов остаются весьма ограниченными (M.R. Bragulat с соавт., 2008; V. Koteswara Rao с соавт., 2011). В России токсигенному потенциалу микроскопических грибов, поражающих корма, посвящена недавняя серия публикаций, включающая, в том числе, данные по 11 видам Penicillium (А.А. Буркин с соавт., 2019; Г.П. Кононенко с соавт., 2021). В настоящей работе впервые среди изолятов, ранее отнесенных к таксону Penicillium viridicatum Westling (K.B. Raper с соавт., 1949) и встречающихся с частотой 20 % в зерне пшеницы, ячменя, овса, ржи (E.A. Piryazeva, L.S. Malinovskaya, 2014) и 1,3 % - в сухих травяных кормах (сено, солома) (E.A. Piryazeva, 2017), идентифицированы виды P. verrucosum Dierckx и Penicillium viridicatum Westling и дана оценка их токсигенности in vitro. Целью исследования была видовая идентификация 33 изолятов и тестирование у идентифицированных видов способности продуцировать охратоксин А (ОА) и цитринин (ЦИТ) на зерновых субстратах. Видовую идентификацию грибов проводили в соответствии с руководством (J.C. Frisvad, R.A. Samson, 2004). Культуры выращивали на сахарозном агаре с дрожжевым экстрактом (YES), сахарозном агаре с креатином (CREA), агаре Чапека с экстрактом автолизата дрожжей (CYA) в течение 7 сут при 25 °С и 30 °С. Подкисление среды CREA при выращивании культур определяли по изменению ее цвета. Инокулюм для экспресс-тестирования выращивали на скошенном агаре Чапека-Докса в течение 7-10 сут при температуре 23-25 °С. После культивирования грибов на увлажненном зерне риса (7 сут, 25 °С, без освещения) в экстрактах биомассы измеряли содержание ОА и ЦИТ методом непрямого конкурентного иммуноферментного анализа (ELISA) с помощью аттестованных коммерческих тест-систем (ВНИИВСГЭ, Россия). По морфологическим характеристикам, а также по скорости роста, окраске колоний и реакции на кислотность, определенным на панели из трех тестовых сред, 8 культур были отнесены к виду P. viridicatum , 25 - к P. verrucosum. Ни один из штаммов P. viridicatum не образовывал ОА и/или ЦИТ. Все штаммы P. verrucosum продуцировали ЦИТ и часть из них - ОА. У 17 штаммов, реализующих биосинтез обоих метаболитов, накопление ЦИТ в среднем по выборке было примерно в 15 раз выше, чем ОА. Накопление ОА свыше 10 мкг/г выявили лишь у 12 % продуцентов. Абсолютное большинство (92 %) штаммов P. verrucosum накапливали ЦИТ в количествах более 10 мкг/г, из них 48 % - 100 мкг/г и выше, что позволило считать их высокоактивными продуцентами. Полученные сведения дают основания предположить причастность вида P. verrucosum к сочетанной контаминации отечественной зерновой продукции и травяных кормов микотоксинами ОА и ЦИТ.

Еще

Penicillium verrucosum, p. viridicatum, зернопродукция, травяные корма, охратоксин а, цитринин, иммуноферментный анализ

Короткий адрес: https://sciup.org/142239861

IDR: 142239861   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2023.5.927rus

Список литературы Способность продуцировать охратоксин а и цитринин у Penicillium verrucosum и P. viridicatum из зерна и травяных кормов, отобранных в разных регионах России

  • Rundberget T., Skaar I., Flåøyen A. The presence of Penicillium and Penicillium mycotoxins in food wastes. International Journal of Food Microbiology, 2004, 90(2): 181-188 (doi: 10.1016/S0168-1605(03)00291-5).
  • Abbas A., Coghlan A., O’Callaghan J., Garcia-Estrada C., Martin J.F., Dobson A.D.W. Func-tional characterization of the polyketide synthase gene required for ochratoxin A biosynthesis in Penicillium verrucosum. International Journal of Food Microbiology, 2013, 161(3): 172-181 (doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2012.12.014).
  • Schmidt-Heydt M., Stoll D., Schütz P., Geisen R. Oxidative stress induces the biosynthesis of citrinin by Penicillium verrucosum at the expense of ochratoxin. International Journal of Food Microbiology, 2015, 192: 1-6 (doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2014.09.008).
  • Lund F., Frisvad J.C. Penicillium verrucosum in wheat and barley indicates presence of ochratoxin A. Journal of Applied Microbiology, 2003, 95(5): 1117-1123 (doi: 10.1046/j.1365-2672.2003.02076.x).
  • Lindblad M., Johnsson P., Jonsson N., Lindqvist R., Olsen M. Predicting noncompliant levels of ochratoxin A in cereal grain from Penicillium verrucosum counts. Journal of Applied Microbiology, 2004, 97(3): 609-616 (doi: 10.1111/j.1365-2672.2004.02332.x).
  • Elmholt S., Rasmussen P.H. Penicillium verrucosum occurrence and ochratoxin A contents in organically cultivated grain with special reference to ancient wheat types and drying practice. Mycopathologia, 2005, 159(3): 421-432 (doi: 10.1007/s11046-005-1152-5).
  • Bragulat M.R., Martinez E., Castellá G., Cabañes F.J. Ochratoxin А and citrinin producing spe-cies of the genus Penicillium from feedstuffs. International Journal of Food Microbiology, 2008, 126(1-2): 43-48 (doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2008.04.034).
  • Koteswara Rao V., Shilpa P., Girisham S., Reddy S.M. Incidence of mycotoxigenic penicilla in feeds of Andhra Pradesh, India. International Journal for Biotechnology and Molecular Biology Research, 2011, 2(2): 46-50.
  • Raper K.B., Thom C., Fennel D.I. A manual of the Penicillia. The Williams & Wilkins Comp., Baltimore, 1949.
  • Perez Garcia R., Tuite J.F. Screening of Penicillium isolates from shelled corn for production of mycotoxins. Philippine Agriculturist, 1985, 68(4): 453-459.
  • Stenwig H., Liven E. Mycological examination of improperly stored grains. Acta Agriculturae Scandinavica, 1988, 38(2): 199-205 (doi: 10.1080/00015128809438485).
  • Van Walbeek W., Scott P.M., Harwig J., Lawrence J. W. Penicillium viridicatum Westling: a new source of ochratoxin A. Canadian Journal of Microbiology, 1969, 15(11): 1281-1285 (doi: 10.1139/m69-232).
  • Krogh P., Hasselager E., Friis P. Studies of fungal nephrotoxicity. II. Isolation of two nephrotic compounds from Penicillium viridicatum Westling: Citrinin and oxalic acid. Acta Pathologica Mi-crobioogica Scandinavica Section B Microbiology and Immunology, 1970, 78: 401-413 (doi: 10.1111/j.1699-0463.1970.tb04320.x).
  • Pitt J.I. Penicillium viridicatum, Penicillium verrucosum, and production of ochratoxin A. Applied and Environmental Microbiology, 1987, 53(2): 266-269 (doi: 10.1128/aem.53.2.266-269.1987).
  • Larsen T.O., Svendsen A., Smedsgaard J. Biochemical characterization of ochratoxin A-produc-ing strains of the genus Penicillium. Applied and Environmental Microbiology, 2001, 67(8): 3630-3635 (doi: 10.1128/AEM.67.8.3630-3635.2001).
  • Cabañes F.J., Bragulat M.R., Castellá G. Ochratoxin A producing species in the genus Penicillium. Toxins, 2010, 2: 1111-1120 (doi: 10.3390/toxins2051111).
  • Буркин А.А., Кононенко Г.П., Пирязева Е.А. Потенциал токсинообразования грибов рода Penicillium, поражающих грубые корма. Сельскохозяйственная биология, 2019, 54(3): 616-625 (doi: 10.15389/agrobiology.2019.3.616rus).
  • Кононенко Г.П., Пирязева Е.А., Буркин А.А. Интенсивность токсинообразования Penicil-lium roqueforti, P. brevicompactum, P. chrysogenum на зерновых субстратах. Микология и фитопатология, 2021, 55(4): 285-290 (doi: 10.31857/S0026364821040073).
  • Пирязева Е.А., Малиновская Л.С. Виды рода Penicillium Link в зерновых кормах. Российский журнал «Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии», 2014, 1(11): 39-43.
  • Пирязева Е.А. Грибы рода Penicillium Link в грубых кормах. Российский журнал «Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии», 2017, 4(24): 42-45.
  • Frisvad J.C., Samson R.A. Polyphasic taxonomy of Penicillium subgenus Penicillium. A guide to identification of food and air-borne terverticillate Penicillia and their mycotoxins. Studies in My-cology, 2004, 49: 1-174.
  • Houbraken J., Kocsubé S., Visagie C.M., Yilmaz N., Wang X.C., Meijer M., Kraak B., Hubka V., Bensch K., Samson R.A., Frisvad J.C. Classification of Aspergillus, Penicillium, Talaromyces and related genera (Eurotiales): an overview of families, genera, subgenera, sections, series and species. Studies in Mycology, 2020, 95: 5-169 (doi: 10.1016/j.simyco.2020.05.002).
  • Visagie C.M., Houbraken J., Frisvad J.C., Hong S.B., Klaassen C.H.W., Perrone G., Siefert K.A., Varga J., Yaguchi T., Samson R.A. Identification and nomenclature of the genus Penicillium. Studies in Mycology, 2014, 78(1): 343-371 (doi: 10.1016/j.simyco.2014.09.001).
  • Антипова Т.В., Желифонова В.П., Козловский А.Г. Метаболомика грибов рода Penicillium. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии, 2019, 22(7): 11-25 (doi: 10.29296/25877313-2019-07-02).
  • 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.
  • Желифонова В.П., Антипова Т.В., Озерская С.М., Кочкина Г.А., Козловский А.Г. Вторичные метаболиты грибов рода Penicillium, выделенных из многолетней мерзлоты, как хемотаксономические маркеры. Микробиология, 2009, 78(3): 393-398.
  • Wawrzyniak J., Waśkiewicz A. Ochratoxin A and citrinin production by Penicillium verrucosum on cereal solid substrates. Food Additives & Contaminants: Part A, 2014, 31(1): 139-148 (doi: 10.1080/19440049.2013.861933).
  • Frisvad J.C., Lund F., Elmholt S. Ochratoxin A producing Penicillium verrucosum isolates from cereals reveal large AFLP fingerprinting variability. Journal of Applied Microbiology, 2005, 98(3): 684-692 (doi: 10.1111/j.1365-2672.2004.02509.x).
  • Кононенко Г.П., Буркин А.А. Цитринин и охратоксин А: контаминация кормов. Иммунология, аллергология, инфектология, 2010, 1: 196.
  • Kononenko G.P., Burkin A.A. Peculiarities of feed contamination with citrinin and ochratoxin A. Agricultural Sciences, 2013, 4(1): 34-38 (doi: 10.4236/as.2013.41006).
  • Otero C., Arredondo C., Echeverria-Vega A., Gordillo-Fuenzalida F. Penicillium spp. mycotoxins found in food and feed and their health effects. World Mycotoxin Journal, 2020, 13(3): 323-343 (doi: 10.3920/WMJ2019.2556).
  • Toju H., Tanabe A.S., Yamamoto S., Sato H. High-coverage ITS primers for the DNA-based identification of ascomycetes and basidiomycetes in environmental samples. PLoS ONE, 2012, 7: e40863 (doi: 10.1371/journal.pone.0040863).
  • Houbraken J., Visagie C.M., Meijer M., Frisvad J.C., Busby P.E., Pitt J.I., Seifert K.A., Louis-Seize G., Demirel R., Yilmaz N., Jacobs K., Christensen M., Samson R.A. A taxonomic and phylogenetic revision of Penicillium section Aspergilloides. Studies in Mycology, 2014, 78: 373-451 (doi: 10.1016/j.simyco.2014.09.002).
  • Буркин А.А., Кононенко Г.П. Контаминация микотоксинами луговых трав в европейской части России. Сельскохозяйственная биология, 2015, 50(4): 503-512 (doi: 10.15389/agrobiology.2015.4.503rus).
  • Schmidt-Heydt M., Magan N., Geisen R. Stress induction of mycotoxin biosynthesis genes by abiotic factors. FEMS Microbiology Letters, 2008, 284 (2): 142-149 (doi: 10.1111/j.1574-6968.2008.01182.x).
  • Schmidt-Heydt M., Bode H., Raupp F., Geisen R. Influence of light on ochratoxin biosynthesis by Penicillium. Mycotoxin Research, 2010, 26(1): 1-8 (doi: 10.1007/s12550-009-0034-y).
  • Kokkonen M., Jestoi M., Rizzo A. The effect of substrate on mycotoxin production of selected Penicillium strains. International Journal of Food Microbiology, 2005, 99 (2): 207-214 (doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2004.08.014).
  • Кононенко Г.П., Буркин А.А. Токсины микромицетов в генеративных органах растений семейства Fabaceae. Сельскохозяйственная биология, 2021, 56(5): 968-978 (doi: 10.15389/agrobiology.2021.5.968rus).
  • Varga J., Rigó K., Lamper C., Téren J., Szabó G. Kinetics of ochratoxin A production in different Aspergillus species. Acta Biologica Hungarica, 2002, 53(3), 381-388 (doi: 10.1556/ABiol.53.2002.3.14). 40. Chu F.S. Studies on ochratoxins. Critical Reviews in Toxicology, 1974, 2(4): 499-524 (doi: 10.3109/10408447309025706).
  • Perrone G., Susca A. Penicillium species and their associated mycotoxins. Methods in Molecular Biology, 2017, 1542: 107-119 (doi: 10.1007/978-1-4939-6707-0_5).
  • 42.Castellá G., Larsen T.O., Cabañes J., Schmidt H., Alboresi A., Niessen L., Färber P., Gelsen R.Molecular characterization of ochratoxin A producing strains of the genus Penicillium. System-atic and Applied Microbiology, 2002, 25 (1): 74-83 (doi: 10.1078/0723-2020-00094).
  • 43.Geisen R., Schmidt-Heydt M., Touhami N., Himmelsbach A. New aspects of ochratoxin A andcitrinin biosynthesis in Penicillium. Current Opinion in Food Science, 2018, 23: 23-31 (doi:10.1016/j.cofs.2018.04.001).
  • 44.Geisen R., Schmidt-Heydt M., Stoll D., Touhami N. Aspects of the occurrence, genetics, andregulation of biosynthesis of the three food relevant Penicillium mycotoxins: ochratoxin A, citrinin,and patulin. In. Physiology and Genetics, 2nd Edition. The Mycota XV /T. Anke, A. Schüffler(eds.). Springer International Publishing, AG, 2018: 413-433 (doi: 10.1007/978-3-319-71740-1_14).
  • 45.Шаров Т.Н., Гришина М.А., Ткаченко Г.А., Шпак И.М. Сравнительная характеристикаметодов типирования микроскопических грибов (обзор). Проблемы медицинской микологии,2012, 14(2): 18-24.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp