Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd2754610.32607/actanaturae.27546Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleThe toxin-producing ability of Fusarium proliferatum strains isolated from grainТоксинопродуцирующая способность штаммов гриба Fusarium proliferatum, выделенных из зернаGavrilovaO. P.ГавриловаО. П.
Russian Federation
olgavrilova1@yandex.ruOrinaA. S.ОринаА. С.
Russian Federation
olgavrilova1@yandex.ruGagkaevaT. Yu.ГагкаеваТ. Ю.
Russian Federation
olgavrilova1@yandex.ruGoginaN. N.ГогинаН. Н.
Russian Federation

Sergiev Posad, 141311

olgavrilova1@yandex.ruAll-Russian Institute of Plant ProtectionВсероссийский научно-исследовательский институт защиты растенийAll-Russian Scientific Research and Technological Institute of PoultryВсероссийский научно-исследовательский и технологический институт птицеводства2204202517120282110202402122024Copyright ©; 2025, Gavrilova O.P., Orina A.S., Gagkaeva T.Y., Gogina N.N.Copyright ©; 2025, Гаврилова О.П., Орина А.С., Гагкаева Т.Ю., Гогина Н.Н.2025Gavrilova O.P., Orina A.S., Gagkaeva T.Y., Gogina N.N.Гаврилова О.П., Орина А.С., Гагкаева Т.Ю., Гогина Н.Н.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/27546

The widespread fungus Fusarium proliferatum can infect numerous plant species and produce a range of mycotoxins, the amount of which can vary significantly. Twelve F. proliferatum sensu lato strains isolated from six wheat, four oat, and two maize grain samples were analyzed. The strains were identified through a phylogenetic analysis of nucleotide sequences derived from gene fragments of the translation elongation factor EF-1α, β-tubulin, and RNA polymerase II second subunit. The mating types of the strain were determined by allele-specific PCR. Secondary toxic metabolite production by the strains was quantified using high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (HPLC-MS/MS). All twelve Fusarium strains formed a distinct clade alongside the F. proliferatum reference strains, thereby confirming the taxonomic identification. Only one idiomorph at the MAT locus in each F. proliferatum strain was found, indicative of heterothallic mating. The frequency of the MAT1-1 idiomorph was double that of the MAT1-2 idiomorph. The active biosynthesis of fumonisins B1 (71–6175 mg/kg), B2 (12–2661 mg/kg), and B3 (6–588 mg/kg), significant beauvericin (64–455 mg/kg), and trace amounts of moniliformin (12–6565 μg/kg) were identified across all examined F. proliferatum strains.

Гриб Fusarium proliferatum распространен повсеместно, способен инфицировать широкий спектр растений и синтезирует разнообразные микотоксины, количество которых может значительно варьировать. Проанализированы 12 штаммов F. proliferatum sensu lato, выделенных из зерна пшеницы (6), овса (4) и кукурузы (2). С целью идентификации штаммов проводили филогенетический анализ нуклеотидных последовательностей фрагментов генов фактора элонгации трансляции EF-1a, β-тубулина и второй субъединицы РНК-полимеразы II. Тип спаривания определяли с помощью специфичной ПЦР. Профиль микотоксинов, продуцируемых штаммами, определяли методом жидкостной хромато-масс-спектрометрии. Все 12 штаммов Fusarium формировали на филогенетическом дереве отдельную кладу с референсными штаммами F. proliferatum, что подтверждает их видовую принадлежность. Установлено присутствие в каждом штамме только одной идиоморфы в локусе МАТ, что указывает на гетероталличный тип спаривания гриба. Идиоморфа МАТ1-1 встречалась в 2 раза чаще, чем МАТ1-2. Все штаммы F. proliferatum активно продуцировали фумонизины В1 (71–6175 мг/кг), В2 (12–2661 мг/кг) и В3 (6–588 мг/кг), а также высокие количества боверицина (64–455 мг/кг) и более низкие количества (12–6565 мкг/кг) монилиформина.

Fusariumphylogenetic analysismycotoxinsHPLC-MS/MSFusariumфилогенетический анализмикотоксиныВЭЖХ-МС/МСRussian Science FoundatioinРоссийский научный фонд19-76-30005Yilmaz N., Sandoval-Denis M., Lombard L., Visagie C.M., Wingfield B.D., Crous P.W. // Persoonia. 2021. V. 46. P. 129–162.Leslie J.F. // Canadian J. Botany. 1995. V. 7. P. 282–291.O’Donnell K., Nirenberg H.I., Aoki T., Cigelnik E. // Mycoscience. 2000. V. 41. P. 61–78.Kvas M., Marasas W.F.O., Wingfield B.D., Wingfield M.J., Steenkamp E.T // Fungal Diversity. 2009. V. 34. P. 1–21.Wigmann E.F., Behr J., Vogel R.F., Niessen L. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2019. V. 103. P. 5323–5337.Brown D.W., Proctor R.H. // Fungal Genetics Biol. 2016. V. 89. P. 37–51.Niehaus E.-M., Münsterkötter M., Proctor R.H., Brown D.W., Sharon A., Idan Y., Oren-Young L., Sieber C. M., Novák O., Pěnčík A., et al. // Genome Biol. Evol. 2016. V. 8. № 11. P. 3574–3599.Jurado M., Marín P., Callejas C., Moretti A., Vázquez C., González-Jaén M.T. // Food Microbiol. 2010. V. 27. № 1. P. 50–57.Proctor R.H., van Hove F., Susca A., Stea G., Busman M., van der Lee T., Waalwijk C., Moretti A., Ward T.J. // Mol. Microbiol. 2013. V. 90. № 2. P. 290–306.Stępień L., Koczyk G., Waśkiewicz A. // Fungal Biol. 2011. V. 115. № 2. Р. 112–123.Proctor R.H., Desjardins A.E., Moretti A. The role of plant pathology in food safety and food security / Eds Strange R., Gullino M. Dordrecht: Springer, 2010. V. 3. P. 97–111.Qiu J., Lu Y., He D., Lee Y.W., Ji F., Xu J., Shi J. // Plant Disease. 2020. V. 104. № 8. P. 2193–2201.Yu H., Hwang S.F., Strelkov S.E. // Pathogens. 2024. V. 13. № 5. P. 407.Mondani L., Chiusa G., Pietri A., Battilani P. // Postharvest Biol. Technol. 2021. V. 173. Art. 111407.Xie L., Wu Y., Duan X., Li T., Jiang Y. // Microbiol. Res. 2022. V. 256. Art. 126952.Duan Y.N., Jiang W.T., Zhang R., Chen R., Chen X.S., Yin C.M., Mao Z.Q. // Plant Dis. 2022. V. 106. № 11. P. 2958–2966.López-Moral A., Antón-Domínguez B.I., Lovera M., Arquero O., Trapero A., Agustí-Brisach C. // Sci. Repts. 2024. V. 14. Art. 5720.Gaige A.R., Todd T., Stack J.P. // Plant Dis. 2020. V. 104. № 8. P. 2102–2110.Koo Y.M., Ahsan S.M., Choi H.W. // Mycobiology. 2023. V. 51. № 3. P. 186–194.Munkvold G.P. // Eur. J. Plant Pathol. 2003. V. 109. P. 705–713.Desjardins A.E., Busman M., Proctor R.H., Stessman R. // Food Addit. Contam. Part A. 2007. V. 24. № 10. P. 1131–1137.Molnár O. // Eur. J. Plant Pathol. 2016. V. 146. P. 699–703.Guo Z., Pfohl K., Karlovsky P., Dehne H.W., Altincicek B. // PLoS One. 2018. V. 13. № 9. Art. e0204602.Gaige A.R., Giraldo M., Todd T., Stack J.P. // Canadian J. Plant Pathol. 2019. V. 41. № 2. P. 242–250.Booth C. The genus Fusarium. Kew: Commonwealth Mycological Institute, 1971. 237 p.Martin S.H., Wingfield B.D., Wingfield M.J., Steenkamp E.T. // Fungal Genet. Biol. 2011. V. 48. P. 731–740.Leslie J.F., Klein K.K. // Genetics. 1996. V. 144. P. 557–567.Stankovic S., Levic J., Petrovic T., Logrieco A., Moretti A. // Eur. J. Plant Pathol. 2007. V. 118. P. 165–172.Guo Z., Pfohl K., Karlovsky P., Dehne H.-W., Altincicek B. // Agricult. Food Sci. 2016. V. 25. P. 138–145.Senatore M.T., Prodi A., Tini F., Balmas V., Infantino A., Onofri A., Cappelletti E., Oufensou S., Sulyok M., Covarelli L. // J. Sci. Food Agriculture. 2023. V. 103. № 9. P. 4503–4521.Stanković S., Lević J., Krnjaja V. // Biotechnol. Animal Husbandry. 2011. V. 27. № 3. P. 631–641.Cendoya E., Chiotta M.L., Zachetti V., Chulze S.N., Ramirez M.L. // J. Cereal Sci. 2018. V. 80. P. 158–166.Kononenko G.P., Burkin A.A., Zotova Ye.V. // Veterinary Sci. Today. 2020. V. 2. P. 139–145.Kamle M., Mahato D.K., Devi S., Lee K.E., Kang S.G., Kumar P. // Toxins. 2019. V. 11. № 6. Art. 328.Кононенко Г.П., Буркин А.А., Зотова Е.В., Смирнов А.М. // Рос. сельскохоз. наука. 2019. № 3. С. 28–31.Tancic S., Stankovic S., Levic J., Krnjaja V., Vukojevi J. // Genetika. 2012. V. 44. № 1. P. 163–176.Gálvez L., Urbaniak M., Waśkiewicz A., Stępień Ł., Palmero D. // Food Microbiol. 2017. V. 67. P. 41–48.Gasser K., Sulyok M., Spangl B., Krska R., Steinkellner S., Hage-Ahmed K. // Postharvest Biol. Technol. 2023. V. 200. Art. 112312.O’Donnell K., Laraba I., Geiser D.M. Fusarium wilt. Methods in molecular biology. New York: Humana, 2022. P. 1–20.Steenkamp E.T., Wingfield B.D., Coutinho T.A., Zeller K.A., Wingfield M.J., Marasas W.F.O., Leslie J.F. // Appl. Environ. Microbiol. 2000. V. 66. P. 4378–4382.Malachová A., Sulyok M., Beltrán E., Berthillera F., Krska R. // J. Chromatography A. 2014. V. 1362. P. 145–156.Palacios S.A., Susca A., Haidukowski M., Stea G., Cendoya E., Ramírez M.L., Chulze S.N., Farnochi M.C., Moretti A., Torres A.M. // Internat. J. Food Microbiol. 2015. V. 201. P. 35–41.Wang L., Liu Q., Ge S., Liang W., Liao W., Li W., Jiao G., Wei X., Shao G., Xie L., et al. // Front. Microbiol. 2022. V. 13. Art. 1004454.Busman M., Desjardins A.E., Proctor R.H. // Food Addit. Contam. Part A. 2012. V. 29. № 7. P. 1092–1100.Cendoya E., Pinson-Gadais L., Farnochi M.C., Ramirez M.L., Chéreau S., Marcheguay G., Ducos C., Barreau C., Richard-Forget F. // Internat. J. Food Microbiol. 2017. V. 253. P. 12–19.Vismer H.F., Shephard G.S., van der Westhuizen L., Mngqawa P., Bushula-Njah V., Leslie J.F. // Internat. J. Food Microbiol. 2019. V. 296. P. 31–36.Dong T., Qiao S., Xu J., Shi J., Qiu J., Ma G. // Toxins. 2023. V. 15. № 4. Art. 260.Xie L., Wu Y., Wang Y., Jiang Y., Yang B., Duan X., Li T. // Environ. Poll. 2021. V. 288. Art. 117793.Sun L., Chen X., Gao J., Zhao Y., Liu L., Hou Y., Wang L., Huang S. // Toxins. 2019. V. 11. № 6. Art. 327.Lalak-Kańczugowska J., Witaszak N., Waśkiewicz A., Bocianowski J., Stępień Ł. // Internat. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. № 3. Art. 3002.Fraeyman S., Croubels S., Devreese M., Antonissen G. // Toxins. 2017. V. 9. № 7. Art. 228.Gavrilova O.P., Gagkaeva T.Yu., Orina A.S., Gogina N.N. // Dokl. Biol. Sci. 2023. V. 508. № 1. P. 9–19.