Academic Journal
Скрининг коллекционных штаммов и природных изолятов Fusarium spp. и Aspergillus flavus с целью выявления наиболее активных продуцентов двух фузариотоксинов и афлатоксина В1
| Τίτλος: | Скрининг коллекционных штаммов и природных изолятов Fusarium spp. и Aspergillus flavus с целью выявления наиболее активных продуцентов двух фузариотоксинов и афлатоксина В1 |
|---|---|
| Πηγή: | VIII Пущинская конференция «Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов». |
| Στοιχεία εκδότη: | Crossref, 2024. |
| Έτος έκδοσης: | 2024 |
| Θεματικοί όροι: | КУЛЬТУРАЛЬНАЯ ЖИДКОСТЬ, ТОНКОСЛОЙНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ, МЕТАБОЛИТЫ, ИНГИБИТОРЫ ТОКСИГЕНЕЗА, МИКОТОКСИНЫ |
| Περιγραφή: | Микотоксины, разнообразные по химической природе вторичные метаболиты микромицетов, относятся к наиболее опасным загрязнителям сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов. Ежегодно в мире выбраковывается около миллиона тонн продуктов сельского хозяйства из-за превышения допустимых концентраций токсинов Fusarium и Aspergillus. Поскольку эти грибы широко распространены в природе и способны вести сапротрофный образ жизни, практически невозможно полностью исключить вероятность контаминации ими растениеводческой продукции, как в процессе сбора урожая, так и при его хранении. Помимо физических и химических воздействий для деконтаминации загрязненных продуктов используют природные соединения, деградирующие микотоксины, например, ферменты растений или микроорганизмов. Для скрининга среди них наиболее перспективных агентов деконтаминации исследователи должны располагать штаммами, стабильно продуцирующими микотоксины в количествах, достаточных для их использования в качестве контрольных. Многочисленные анализы показывают, что многие фузариотоксины, в частности, зеараленон (ЗЕА) и дезоксиниваленол (ДОН), а также афлатоксин В1 (АФВ1) в различных концентрациях присутствуют в 60–80% проанализированных образцов фуражного зерна и других кормов [1–2]. Эти образцы могут служить доступным материалом для выделения соответствующих продуцентов. В то же время, известно, что далеко не все природные изоляты и коллекционные штаммы Fusarium spp. и Aspergillus spp., у которых представлены полные кластеры генов биосинтеза токсинов и его регуляции, являются подходящими для использования в экспериментальной работе продуцентами фузарио- и афлатоксинов. Способность образовывать эти метаболиты реализуется не всегда и значительно варьирует у разных токсигенных штаммов, а также у одного и того же штамма, так как фенотипическое проявление данного признака сильно зависит от целого ряда факторов даже при культивировании грибов в контролируемых условиях [3]. Поэтому при проведении деконтаминационных исследований отбор продуцентов, стабильно образующих микотоксины в достаточно высоких количествах, представляет определенную проблему. Однако, широкое природное разнообразие фузариев и аспергиллов, паразитирующих на растениях или оккупирующих различные субстраты, открывает возможность ее решения. В связи с этим мы провели исследования по поиску и отбору наиболее активных продуцентов фузариотоксинов ЗЕА и ДОН, а также афлатоксина B1 (АФВ1) среди потенциально токсигенных природных изолятов и коллекционных штаммов F. graminearum, F. culmorum и А. flavus соответственно, поскольку указанные виды, как правило, являются основными продуцентами указанных микотоксинов. Для первичного скрининга продуцентов АФВ1, ЗЕА и ДОН использовали метод тонкослойной хроматографии (ТСХ) в нескольких системах растворителей, которым анализировали экстракты мицелия грибов, после выделения их природных изолятов в чистую культуру или возобновления и проверки жизнеспособности коллекционных образцов. Синтезирующие целевые микотоксины изоляты и штаммы, отобранные по результатам ТСХ-анализа, поддерживали на КГА и хранили до пересевов при 4 °С. Конидии 14-суточных колоний использовали для инокуляции глубинных культур грибов на модифицированных средах Миро (F. graminearum, F. culmorum) или Пэйна-Хаглера (А. flavus), а также для заражения автоклавированного зерна пшеницы, кукурузы или риса. Токсигенный потенциал штаммов и изолятов оценивали, определяя количество их микотоксинов в культуральной жидкости (КЖ) или зараженном зерне с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на колонке Symmetry C18 (5 мкм, 150×4,6 мм), используя градиентную систему Waters1525 Breeze, снабженную УФ-детектором Waters 2487 [4, 5]. ЗЕА и ДОН элюировали смесью ацетонитрил : метанол : вода (1:1:0.75 и 1:1:4 соответственно), АФВ1 – 50% водным метанолом и детектировали при 254 (ЗЕА, ДОН) или 362 нм (АФВ1). Концентрацию микотоксинов рассчитывали по калибровочной кривой в диапазоне линейного детектирования их коммерческих стандартов (Sigma-Aldrich Corp., США). Способность продуцировать АФВ1 при 27 °С и φ = 95% былa изучена у 33 выделенных с различных природных субстратов (зерно пшеницы, овса, риса, ячменя, кукурузы, семена рапса и подсолнечника; бобы сои, гороха и чечевицы; плоды арахиса и грецкого ореха) изолятов Aspergillus spp. У 27 из них по культурально-морфологическим признакам была подтверждена принадлежность к виду А. flavus. В свою очередь, 9 изолятов этого вида были способны продуцировать АФВ1, как при выращивании в глубинной культуре, так при твердофазном культивировании на автоклавированном зерне риса, пшеницы, кукурузы. Наиболее активным и стабильным продуцентом, секретирующим АФВ1 в КЖ и образующим его на зерновом субстрате, оказался изолят AF24, выделенный с арахиса (в среднем 35,6 мкг/г сухого мицелия, 232 мкг/кг зерна риса). Анализ 5 лиофилизированных образцов штаммов A. flavus из Всероссийской коллекции микроорганизмов показал, что 2 возобновленных штамма (AF11 и AF15) сохранили свою способность к синтезу АФВ1, причем AF11 in vitro продуцировал его значительно активнее (50 мкг/г), чем AF15 (0,12 мкг/г), в то время как штамм 2654 из Всероссийской коллекцией фитопатогенных микроорганизмов (ВКФМ) был нетоксигенен. Способность к синтезу фузариотоксинов была протестирована у тех фитопатогенных F. culmorum (10 штаммов) и F. graminearum (15 штаммов), которые в каталоге ВКФМ значились как потенциально токсигенные. ВЭЖХ-анализ их КЖ показал, что в качестве активных продуцентов ЗЕА, стабильно образующих этот токсин in vitro, могут быть использованы штаммы F. culmorum F19 (53,0 мкг/г), OR-02-37 (до 91,3 мкг/г) и M-01-50/3 (20,9 мкг/г), а в случае ДОН – F. culmorum БР-03-21 (563 мкг/г) и F. graminearum FG-30 (278 мкг/г). Эти же штаммы оказались наиболее продуктивными из всех 25 исследованных при выращивании их на зерне пшеницы или кукурузы. Таким образом, в результате тестирования 64 образцов трех видов токсигенных грибов выявлены наиболее активные продуценты АФВ1, ЗЕА и ДОН, стабильно образующие эти токсины в разных условиях. Все они сохраняли свою целевую активность на различных средах после многочисленных пересевов и хранения исходных культур, по крайней мере, в течение года. Данные продуценты могут быть использованы для масштабного скрининга потенциальных агентов деконтаминации или ингибиторов токсигенеза, а также для оценки их эффективности. |
| Τύπος εγγράφου: | Article Conference object |
| Γλώσσα: | Russian |
| DOI: | 10.34756/geos.2022.17.38418 |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.doi...........c2860ac9b929ebba3d5eb79ec091b6f4 |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
| DOI: | 10.34756/geos.2022.17.38418 |
|---|