Study of the variability of the toxicogenic potential of Fusarium graminearum isolated from wheat, barley and corn grown in Argentina

El complejo de la especie Fusarium graminearum (FGSC) infecta el trigo, cebada, maíz y otros cultivos de cereales en todo el mundo, causando enfermedades como la Fusariosis de la espiga (FHB) y Pudrición de la mazorca (GER). Estas enfermedades reducen significativamente el rendimiento de grano y su calidad. Además, ocasionan problemas de seguridad alimentaria porque el grano infectado suele estar contaminado con micotoxinas que inhiben la síntesis de proteínas y producir complicaciones de salud en los seres humanos y animales. Se obtuvieron aislamientos de F. graminearum sembrando granos de trigo, cebada y maíz desinfectados superficialmente en medio Dicloran Cloranfenicol Malta Agar (DCMA), incubado a 25°C de 3 a 5 días. Para su identificación los aislamientos fueron sembrados en medio Spezieller Nährstoffarmer Agar (SNA), incubado a 25°C de 5 a 6 días. Las toxinas se extrajeron con una mezcla de acetonitrilo:acetato de etilo:agua (50:41:9, v/v) realizándose el clean-up en una columna con carbón activado:alúmina neutra:celite. La detección de tricotecenos se realizó por CG con detector de captura de electrones (ECD), previa derivatización con anhídrido trifluoroacético. Además los tricotecenos fueron confirmados por CG-MS. Todos los aislamientos estudiados produjeron al menos una sola toxina y la mayoría de ellos produjeron dos o más. NIV fue la toxina producida en menor cantidad y por un menor número de aislamientos. Casi la totalidad de los aislamientos produjeron 15-ADON en mayor cantidad que NIV, pero en menor proporción que 3-ADON y DON. Una gran proporción de aislamientos fue capaz de sintetizar 3-ADON en cantidades mucho mayores que las de las otras toxinas. Los aislamientos de maíz fueron los que produjeron los máximos valores de DON (290 μg/g) y 3-ADON (9218 μg/g). Los perfiles de producción de toxinas variaron según el sustrato de aislamiento. En trigo fue ampliamente dominante el perfil DON 3- y 15-ADON (89%) seguido por DON 3-ADON (8%) y DON 15-ADON (1,33%). En cebada los perfiles dominantes fueron los mismos que para trigo, pero con diferencias en las proporciones de incidencia DON 3- y 15-ADON (47%) y DON 3-ADON (33%). No se encontró el perfil DON 15-ADON en cebada. En maíz el perfil de mayor incidencia fue DON 3-ADON (36%) seguido por DON 3- y 15-ADON (30%). El perfil DON 15-ADON estuvo presente en maíz en un número mayor de aislamientos (10%) que en trigo y en cebada. Los perfiles que incluyen NIV se encontraron en cebada (NIV DON 3- y 15-ADON) y en maíz (NIV DON 15-ADON). Los perfiles NIV DON 3-ADON, NIV 3- y 15-ADON, NIV 15-ADON, 3- y 15-ADON, 3- ADON, DON presentaron una incidencia baja (menor al 6%). En todas las muestras se encontró 3-ADON en altas cantidades, seguido por DON. La mayor acumulación de toxina se produjo en las muestras de trigo. NIV y 15-ADON estaban presentes en menor cantidad. En todos los casos 15-ADON fue encontrado en valores mucho más bajos que 3-ADON. El monitoreo de las cosechas y el estudio de la influencia de los factores climáticos permitirá predecir el riesgo micotoxicológico al que están expuestos los cultivos.The Fusarium graminearum species complex (FGSC) infects wheat, barley, maize and other cereal crops worldwide, causing diseases such as Fusarium head blight (FHB) and ear rot (GER). These diseases significantly reduce grain yield and quality. Moreover, they cause food safety problems because the infected grains are often contaminated with mycotoxins that inhibit protein synthesis and cause in human and animal diseases complications. F. graminearum isolates were obtained from wheat, barley and maize grains superficially disinfected, directly planted on Dicloran Chloramphenicol Malt Agar (DCMA), and incubated at 25°C for 3 to 5 days. For identification, the isolates were grown in medium Spezieller Nährstoffarmer Agar (SNA) and incubated at 25°C for 5-6 days. Toxins were extracted with acetonitrile:ethyl acetate:water (50:41:9, v/v) performing the clean-up in a column with activated charcoal:neutral alumina:celite. Detection of trichothecenes was performed by GC with electron capture detector (ECD) after derivatization with trifluoroacetic anhydride. Furthermore trichothecenes were confirmed by GC-MS. All isolates were able to synthesize at least one toxin and most of them two or more. NIV was the toxin produced in a lower proportion and by few isolates. Almost all of the isolates produced 15-ADON in greater proportion than NIV, but to a lesser extent than 3-ADON and DON. A high proportion of isolates were able to synthesize 3- ADON in much larger amounts than of the other toxins. Corn isolates were which accumulated the maximum values of DON (290 μg/g) and 3-ADON (9218 μg/g). The toxin production profiles varied with the isolation substrate. In wheat the DON 3- and 15-ADON (89%) was prevalent, followed by the DON 3-ADON (8%) and DON 15-ADON (1,33%) profiles. In barley the dominant profiles were the same as for wheat, but with differences in the incidence rates, DON 3- and 15-ADON (47%) and DON 3-ADON (33%). No profile DON 15-ADON was found in barley. In maize the profile of highest incidence was DON 3-ADON (36%) followed by DON 3- and 15- ADON (30%). The profile DON 15-ADON was present in corn (10%) in a greater proportion than in wheat and barley isolates. Profiles including NIV were found in barley (NIV DON 3- and 15-ADON) and maize (NIV DON 15-ADON). Profiles NIV DON 3-ADON, NIV 3- and 15-ADON, NIV 15-ADON, 3- and 15-ADON, 3-ADON, DON showed a low incidence (less than 6%). In all samples 3-ADON was found in high amounts, followed by DON. The greatest accumulation of toxin occurred in wheat samples. NIV and 15-ADON were present in smaller amounts. In all cases, 15-ADON was found at much lower values than 3- ADON. Crop monitoring and studies of the influence of climatic factors will predict the mycotoxicological risk at what crops are exposed.Fil:Sepúlveda Díaz, Mónica Leonor. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina