doi: 10.15389/agrobiology.2020.3.628rus
УДК 636.085.19:636.086.1.3:632.4
ПРОДУЦИРОВАНИЕ АЛЬТЕРНАРИОЛА У ПОПУЛЯЦИЙ МЕЛКОСПОРОВЫХ ВИДОВ Alternaria, АССОЦИИРОВАННЫХ С ЗЕРНОВЫМИ КОРМАМИ
Г.П. КОНОНЕНКО, Е.А. ПИРЯЗЕВА, А.А. БУРКИН
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. tenuissimaи 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. arborescensобеспечивали наибольшую продукцию АОЛ на средах V-8, HAY и MEA в количествах, равных соответственно 106, 64 и 31 мкг/г.
Ключевые слова: альтернариол, Alternaria tenuissima, Alternaria alternata, Alternaria arborescens, группа видов Alternaria infectoria, зерновые корма, иммуноферментный анализ.
PRODUCTION OF ALTERNARIOL IN THE POPULATIONS OF GRAIN FEED-ASSOCIATED SMALL SPORE Alternaria SPECIES
G.P. Kononenko, E.A. Piryazeva, A.A. Burkin
Modern science has strong evidence that Alternaria fungi pose a serious toxic hazard. Alternaria species can grow well on various substrates and in a wide range of temperatures and humidity, occupying different ecological niches in this way, and can produce several types of especially dangerous secondary metabolites(S.M. Tralamazza et al., 2018). The most well-studied Alternaria mycotoxin alternariol (AOH), a dibenzo-a-pyron derivative, exhibits high cytotoxicity, genotoxic and mutagenic effects (Z. Mao et al., 2014). However, the ability of Alternaria fungi to produce this toxin still remains poorly studied. In Russia, a significant prevalence of small spore Alternaria species on grain crops (Ph.B. Gannibal, 2004, 2006; T.Yu. Gagkaeva et al., 2012), and an increase in the frequency of Alternaria occurrence and AOH accumulation in grain and feed mixtures (G.P. Kononenko et al., 2019, 2020) have been recently reported. In this article, we first showed that the species A. tenuissima, A. alternata, and A. arborescens can cause AOH contamination of grain feeds. The work aims to investigate AOH production by the grain feed-associated Alternaria species. Alternaria fungi were isolated from 57 feed samples of different types (wheat, barley, corn and oats, sunflower seeds, wheat bran and mixed feeds). Monoconidial isolates identified by morpho-cultural features as A. tenuissima (Nees et T. Nees: Fries) Wiltshire, A. alternata (Fr.) Keissl, and A. arborescens E.G. Simmons, and another 14 isolates assigned to A. infectoria species group were cultured for 7 days at 25 °С on a panel of 4 mycological media, the potato-carrot agar (PCA), hay infusion agar (HAY), malt extract agar (MEA), and vegetable juice agar (V-8). AOH was detected in extracts using a certified commercial kit for indirect competitive enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Among the isolates belonging to A. infectoria species group, 13 were devoid of producing ability while for one of them the accumulation of AOН was observed on all growth media in quantities 2.0±0.2, 14±3, 18±4 and 220±30 μg/g, respectively. Evaluation of the biosynthetic potential of A. tenuissima and A. alternata showed the highest degree of its realization on MEA growth medium in terms of the total number of producers and the share of highly active and superactive isolates. The total amount of AOH accumulation in these conditions for both species was almost the same and amounted to 73 and 71 μg/g, respectively. A. arborescens isolates provided the highest AOH production on V-8, HAY, and MEA media in amounts equal to 106, 64, and 31 μg/g, respectively. The peculiarities of metabolic response of A. tenuissima, A. alternata and A. arborescens species to environmental changes and a rapid method to assess toxigenicity of Alternaria fungi during taxonomic identification are discussed.
Keywords: alternariol, Alternaria tenuissima, Alternaria alternata, Alternaria arborescens, Alternaria infectoria species group, grain feeds, ELISA.
Всероссийский НИИ ветеринарной санитарии, |
Поступила в редакцию |
