Chapitre D'ouvrage Année : 2022

Natural products from cultivable Basidiomycetes: chemical alternatives for controlling mycotoxigenic fungi of maize in Mexico

Productos naturales de Basidiomicetos cultivables: alternativas químicas para el control de hongos micotoxigénicos del maíz en México

Résumé

Maize is an agricultural product of great economic and social relevance in Mexico. However, its quality can be diminished by the presence of mycotoxins, mainly aflatoxins, fumonisins and fusaric acid. Numerous studies have shown that mycotoxins are carcinogenic, teratogenic, immunotoxic, nephrotoxic and hepatotoxic agents for humans and other mammals. The presence of these natural contaminants in maize grains has become a public health problem. Current maize production in Mexico has sanitary deficiencies for mycotoxin control. Research work published during 2018- 2019 confirmed the incidence of aflatoxins and/or fumonisins in corn stoves (used for livestock consumption), grains, flours, and tortillas (used for human consumption) from different States of Mexico. An effective and environmentally friendly alternative to this problem is the application of natural products as biological control agents. In this regard, it is proposed the use of fruiting bodies from cultivable Basidiomycetes (basidiocarps) for bioprospecting secondary metabolites that inhibit the mycelial growth and mycotoxin production of toxigenic fungi. Numerous studies have shown the antifungal activity of 16 Basidiomycetes species. In particular, the species Agaricus subrufescens and Lentinula edodes have been reported to inhibit mycelial growth of Aspergillus parasiticus and Fusarium proliferatum. In addition, the phenolic compounds mostly produced in basidiocarps are phenolic acids and flavonoids, which have potential to inhibit the fungal growth of Aspergillus flavus and Fusarium verticillioides. Furthermore, although there are limited studies focused on Basidiomycetes against mycotoxin production, different strains of A. subrufescens, L. edodes, Pleurotus ostreatus, and P. eryngii have been successfully evaluated for controlling in vitro aflatoxins, fumonisins and fusaric acid. Natural products from plants that have been reported as inhibitors of fumonisins and aflatoxins include again phenolic compounds, as well as alkaloids and monoterpenes. However, compounds responsible for mycotoxin inhibition have not yet been identified in Basidiomycetes. In conclusion, the potential of identified and isolated natural products from basidiocarps is promising for controlling mycotoxigenic fungi, as they could be used for developing biopesticides to mitigate mycotoxin incidence in maize

INTRODUCCIÓN Las micotoxinas son los contaminantes naturales de los alimentos mayormente distribuidos en el mundo. Algunas especies del género Fusarium son productoras de un gran número de micotoxinas, de las cuales destaca la fumonisina B1 (FB1). Los fitopatógenos Fusarium verticillioides y F. proliferatum son los principales productores de FB1, así como los que comúnmente infectan al maíz. De modo alarmante, se han reportado micotoxicosis en animales de ganado y en humanos que consumieron granos contaminados por FB1.1 Una alternativa a esta problemática es la aplicación de productos naturales con bioactividades útiles para el control de plagas, los cuales son ideales en la agricultura sustentable por su mínimo impacto al ambiente.2 En el presente trabajo se evaluó el potencial de los extractos crudos (EC) de cepas de hongos comestibles cultivados de Agaricus subrufescens (AS), Lentinula edodes (LE) y Pleurotus ostreatus (PO) para inhibir el crecimiento y la producción de FB1 de F. verticillioides y F. proliferatum. MATERIALES Y MÉTODOS Para la obtención de los EC (MeOH), los esporomas de AS y LE fueron separados por píleo y estípite, pero no en PO. Una cepa de F. verticillioides (INRA-63 o BRFM 2251) y de F. proliferatum (MUCL 18076) se inocularon individualmente en medio líquido GAYEP adicionado con 2 mg mL-1 de EC (cada uno por separado). Como control se prepararon cultivos de ambos fitopatógenos sin EC. Posteriormente, todos los cultivos se incubaron a 25°C con movimiento (150 rpm) durante 14 días. Al término del periodo de incubación, la biomasa fúngica (n = 3) se midió mediante la técnica de diferencia de peso, y la FB1 (n = 3) se identificó y cuantificó por UPLC con detector de fluorescencia. Los resultados se expresaron como porcentaje de inhibición (%). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Los EC de los hongos comestibles desencadenaron diversas respuestas en el crecimiento y la producción de FB1 en ambas especies de Fusarium evaluadas. Se evidenció un decremento en la producción de biomasa de la cepa INRA-58 cultivada con los EC del píleo y estípite de AS (74.2 y 67.1%, respectivamente) y con el EC del píleo de LE (45.2%). Resultados similares han sido reportados con L edodes y A. bisporus al inhibir el crecimiento de Fusarium spp.3,4 En contraste, todos los EC del presente estudio incrementaron la producción de biomasa en la cepa INRA-63. Con respecto a la evaluación sobre la micotoxina, los EC de los tres hongos comestibles inhibieron la producción de FB1 en la cepa INRA-58 (98.4 - 100%). Asimismo, se observó una tendencia de decrecimiento en la concentración de FB1 cuando la cepa INRA-63 se cultivó con EC del píleo de AS y LE (79.2 – 64.5%, respectivamente). Estos resultados difieren de otro estudio con una fracción del extracto de la planta Baccharis glutinosa que incrementó la concentración de FB1 en cultivos de F. verticillioides.5 Análogamente al reporte con plantas mencionado anteriormente, el EC del estípite de LE promovió la producción de FB1 en la cepa INRA-63. CONCLUSIONES Los EC de PO no presentaron inhibición ni en la producción de FB1 ni sobre el crecimiento de F. verticillioides. No obstante, los EC de AS y LE disminuyeron la producción de biomasa y además inhibieron la producción de FB1 sugiriendo la presencia de compuestos bioactivos que de ser aislados e identificados pueden utilizarse para el desarrollo de fungicidas ecoamigables contra F. proliferatum.

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Citer

Daniel Merel, Gerardo Mata, Jean-Michel Savoie, Dulce Salmones, José Antoño Guerrero- Analco. Productos naturales de Basidiomicetos cultivables: alternativas químicas para el control de hongos micotoxigénicos del maíz en México. In D. Martínez-Carrera, Y. Mayett Moreno & M. R. Maimone Celorio Eds. Los Hongos Comestibles, Funcionales y Medicinales: Aportación a la Dieta, la Salud, la Cultura, al Ambiente, y al Sistema Agroalimentario de México, Biblioteca Básica de Agricultura., Capitulo 7 - pp 243-257, 2022, 978-607-715-447-17. ⟨hal-04669097⟩
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