Identification of atoxigenic Aspergillus flavus from stored grains in controlling aflatoxin contamination in maize
Diese Studie identifiziert und evaluiert atoxigene *Aspergillus flavus*-Isolate aus Mais in Bangladesch und zeigt auf, dass die meisten die Aflatoxin-Kontamination sowohl in *in vitro*- als auch in *in planta*-Settings signifikant reduzieren, jedoch eine weitere genetische Charakterisierung erforderlich ist, um deren Eignung für die Entwicklung von Biokontrollprodukten aufgrund beobachteter Inkonsistenzen zwischen Genpräsenz und Toxinproduktion zu bestätigen.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung eines Preprints, das nicht peer-reviewed wurde. Dies ist kein medizinischer Rat. Treffen Sie keine Gesundheitsentscheidungen auf Grundlage dieses Inhalts. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Mais, das goldene Korn, das Milliarden Menschen ernährt und Viehbestände antreibt, sieht einem stillen, unsichtbaren Feind gegenüber. Verborgen in den Kernen des gelagerten Mais befindet sich eine Familie giftiger Substanzen namens Aflatoxine. Diese Toxine werden nicht von der Pflanze selbst produziert, sondern von einem mikroskopisch kleinen Pilz namens Aspergillus flavus abgesondert. Wenn dieser Pilz das Korn infiziert, produziert er diese Chemikalien, die so gefährlich sind, dass bereits kleinste Mengen schwere Krankheiten und Krebs bei Menschen und Tieren verursachen können. Da die Toxine farblos und geruchlos sind, sind sie ohne Spezialausrüstung unmöglich nachzuweisen, was kontaminierten Mais zu einer verborgenen Gefahr in den Nahrungsmittelvorräten weltweit macht. Seit Jahrzehnten suchen Wissenschaftler nach einem Weg, diesen Pilz daran zu hindern, sein Gift zu produzieren, und suchen nach einer Lösung, die sicher, natürlich und effektiv ist.
In einer kürzlich durchgeführten Studie setzten sich Forscher der Landwirtschaftlichen Universität von Bangladesch mit dem Ziel, eine natürliche Verteidigung gegen diese Bedrohung zu finden. Sie wandten ihre Aufmerksamkeit einem speziellen Typ des Pilzes zu, der zwar wie die gefährliche Art aussieht und sich auch so verhält, aber die Fähigkeit verloren hat, das Gift herzustellen. Dies sind atoxigene Stämme. Die Idee ist einfach, aber kraftvoll: Wenn man diese harmlosen Stämme in ein Maisfeld einführt, können sie die gefährlichen, giftproduzierenden Stämme verdrängen und so die Produktion des Giftes effektiv blockieren, noch bevor es das Korn erreicht. Das Team sammelte Proben aus fünfzehn verschiedenen Maisanbauregionen in Bangladesch und suchte nach diesen einheimischen, harmlosen Versionen des Pilzes. Sie isolierten vierundvierzig verschiedene Stämme und unterzogen sie einer Reihe strenger Tests, um zu sehen, ob sie tatsächlich als Schutzschild für die Ernte dienen konnten.
Zuer der mussten die Wissenschaftler genau bestätigen, womit sie es zu tun hatten. Mit einer Methode, die den genetischen Code des Pilzes liest, verifizierten sie, dass alle vierundvierzig Proben tatsächlich Aspergillus flavus waren. Dann suchten sie nach den spezifischen genetischen Anweisungen, die es dem Pilz ermöglichen, Aflatoxine aufzubauen. Sie fanden heraus, dass dreiunddreißig der Isolate diese Anweisungen überhaupt nicht besaßen, was sie als harmlos bestätigte. Elf Isolate trugen jedoch immer noch einige dieser genetischen Anweisungen, was darauf hindeutete, dass sie in der Lage sein könnten, Toxine zu produzieren. Dieses erste genetische Screening war erst der Anfang; der wahre Test bestand darin, wie sich diese Stämme verhielten, wenn sie tatsächlich auf Mais trafen.
Die Forscher führten zwei Arten von Experimenten durch. Zuerst platzierten sie die Pilzstämme auf Maiskörnern in einer kontrollierten Laborumgebung. Hier beobachteten sie eine überraschende Mischung aus Ergebnissen. Einige der Stämme, die genetisch als harmlos bestätigt wurden, leisteten eine bemerkenswerte Arbeit und reduzierten die Menge des Toxins im Korn um bis zu neunundneunzig Prozent. Andere waren weniger effektiv. Bemerkenswerterweise ließen einige wenige Stämme, die genetisch als harmlos bestätigt worden waren, den Toxinwert sogar leicht ansteigen, während einige Stämme, die noch die genetischen Anweisungen zur Giftproduktion besaßen, überraschenderweise die Toxinwerte senkten. Dies zeigte, dass es nicht ausreicht, nur auf die Gene zu schauen, um vorherzusagen, wie der Pilz in einem realen Szenario reagieren wird.
Das Team verlagerte seine Untersuchung dann in einen realistischeren Rahmen, indem es Mais in Töpfen anbaute und die sich entwickelnden Kolben mit den Pilzstämmen inokulierte. In dieser Umgebung waren die Ergebnisse weitaus konsistenter und ermutigender. Fast jeder Stamm, unabhängig davon, ob er genetisch als harmlos bestätigt wurde oder nicht, reduzierte die Menge an Aflatoxin im Mais signifikant. Neunzehn der Isolate reduzierten die Toxinwerte um mehr als neunzig Prozent, und zwanzig andere reduzierten sie um mehr als achtzig Prozent. Sogar die Stämme, die im Labor schlecht abgeschnitten hatten oder die genetisch das Potenzial zur Giftproduktion besaßen, erwiesen sich beim Arbeiten an der lebenden Pflanze als äußerst effektiv bei der Unterbindung des Toxins. Ein Stamm im Besonderen, der im Labor die Toxinwerte erhöht hatte, reduzierte sie im Feld um über neunzig Prozent.
Diese Ergebnisse legen nahe, dass die in Bangladesch gefundenen einheimischen Pilzstämme starke Kandidaten für ein biologisches Bekämpfungsprodukt sind. Die Studie verdeutlicht, dass die Umgebung eine entscheidende Rolle spielt; was in einer Petrischale geschieht, sagt nicht immer voraus, was auf einer wachsenden Pflanze passiert. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass genetische Tests zwar ein nützlicher Ausgangspunkt sind, aber nicht das letzte Wort sind. Um sicherzustellen, dass ein Stamm für den breiten Einsatz sicher und effektiv ist, sind weitere Analysen erforderlich, um genau zu verstehen, wie diese Pilze mit dem Korn interagieren und warum sie sich im Labor gegenüber dem Feld so unterschiedlich verhalten. Die Arbeit bestätigt, dass die Natur bereits eine potenzielle Lösung bereitgestellt hat, aber das volle Potenzial auszuschöpfen, erfordert ein tieferes Verständnis der komplexen Beziehung zwischen dem Pilz, der Pflanze und dem Boden.
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