Ecofisiología de especies de Fusarium productoras de fumonisinas, zearalenona y deoxinivalenol en maíz: aceites esenciales como inhibidores fúngicos

Abstract

Es fiimonisines, produïdes principalment per Fusarium<br/>verticillioides i F. proliferatum, i la zearalenona (ZEA) i el deoxinivalenol<br/>(DON), produïdes per F. graminearum entre altres espècies de Fusarium,<br/>són micotoxines que es troben freqüentment al panís. Donat que la<br/>producció de micotoxines es veu influenciada per diferents factors biòtics i<br/>abiòtics, el grau de contaminació amb aquestes toxines varia any rera any,<br/>depenent tant de las condicions climàtiques com de les pràctiques agràries.<br/>Les espècies del gènere Fusarium os consideren com a fongs de camp, ja que<br/>colonitzen els conreus abans de la collita; la prevenció mitjançant el control<br/>precollita és el primer pas per a minimitzar la contaminació amb les<br/>micotoxines produïdes per aquestes espècies. L'ús de fungicides sintètics<br/>s'està controlant cada cop més i la pressió per a trobar alternatives més<br/>segures augmenta. Diversos estudis s'han centrat en trobar fungicides que<br/>siguin segurs tant per a la salut com per al medi ambient. Els extractes<br/>naturals de plantes poden proveir una alternativa als fungicides sintètics.<br/>Diferents investigadors han realitzat estudis observant l'efecte dels olis<br/>essencials en el creixement fúngic i han constatat que alguns d'ells podrien<br/>servir com fungicides naturals.<br/>Els objectius d'aquesta tesi han estat a) avaluar la contaminació per<br/>fumonisines Bi (FBO en panís i productes derivats del panís. destinats al<br/>consum humà i animal a Espanya. En segon lloc, b) s'ha determinat l'efecte<br/>de les interaccions fúngiques, entre soques de F. verticillioides i F.<br/>proliferatum productores de fumonisines, amb soques de F. graminearum,<br/>productores de zearalenona i deoxinivalenol, en el creixement i la producció<br/>de micotoxines y la relació amb els factors abiòtics. Posteriorment, c) s'ha<br/>realitzat una avaluació in vitro d'una sèrie d'olis essencials per a determinar<br/>el seu efecte inhibitor! del creixement de F. verticillioides, F. proliferatum i<br/>F. graminearum. Finalment, d) s'han seleccionat cinc olis essencials amb els<br/>quals s'han continuat els estudis, a fi d'avaluar el seu efecte com inhibidors<br/>del creixement de F. verticillioides, F. proliferatum i F. graminearum i de la<br/>producció de fumonisines, zearalenona i deoxinivalenol en funció dels<br/>factors abiòticos (aw i temperatura) en grans de panís irradiats.<br/>Es va veure que el 86 % de les mostres recollides durant els anys<br/>1998-2000, destinades al consum animal contenien FBi en un interval de 89-<br/>8760 ng g"1. Quatre d'aquestes mostres presentaren nivells de FBi superiors<br/>a 5000 ng g"1, que és el límit recomanat pel Comité de Micotoxines de 1'Associació Americana de Veterinaris de Laboratoris de Diagnosi per cavalls<br/>i altres equins. El 23 % de las mostres destinades al consum humà estaven<br/>contaminades amb FBl5 tot i que els valors trobats van ser generalment<br/>baixos. Es va veure que els productes de panís que han estat processats<br/>industrialment, principalment per via tèrmica, presenten concentracions<br/>menors de FBi.<br/>En general, la producció de les micotoxines estudiades no sembla<br/>tenir un paper lligat a l'obtenció d'un avantatge competitiu davant d'altres<br/>espècies. Tampoc s'observà una inhibició de la producció de micotoxines<br/>deguda a la presència d'altres espècies competidores. La producció va estar<br/>més condicionada pels factors abiòtics, com la temperatura i la aw que per la<br/>possible interacció entre diferents espècies de floridures.<br/>Els olis essencials que mostraren major activitat antifúngica foren<br/>els de canyella, clau, lemongrass, orenga i palmarosa. L'acció antimicòtica i<br/>antimicotoxigènica d'aquests cinc olis essencials fou més accentuada quan el<br/>gra tenia la màxima aw estudiada (0,995). Els olis essencials de orenga, clau i<br/>lemongrass inhibiren significativament el creixement de totes les soques de<br/>les tres espècies de Fusarium estudiades quan el gra de panís tenia una a^<br/>inicial de 0,995 i s'incubava a 20 o a 30 °C. La producció de FI?! per F.<br/>verticillioides i F. proliferatum, i la producció de DON per F. graminearum<br/>foren significativament inhibides pels cinc olis essencials estudiats quan els<br/>grans de panís tenien una aw inicial de 0,995 y s'incubaven a 30 °C. No<br/>obstant, al realitzar la incubació a 20 °C, la producció de FB] per F.<br/>verticillioides fou estimulada pels olis essencials de clau i orenga. D'altra<br/>banda, la producció de ZEA fou inhibida només per l'oli essencial de<br/>palmarosa, a les dues temperatures quan la aw inicial del panís era de 0,995<br/>Realitzar un seguiment de la temperatura, la precipitació y la humitat<br/>relativa durant el desenvolupament del gra de panís al camp permetria<br/>efectuar una sèrie de recomanacions sobre els tractaments a seguir. El<br/>tractament amb olis essencials com a fungicides podria ser una alternativa,<br/>encara que prèviament s'haurien de fer més estudis per a determinar la<br/>viabilitat. La implementació d'un sistema integrat, que consistiria<br/>bàsicament en un programa de control basat en l'Anàlisi de Perills y Punts<br/>Crítics de Control (APPCC), seria necessari per a assegurar una baixa<br/>contaminació en els aliments.

Fumonisins, which are mostly produced by Fusarium verticillioides<br/>and F. proliferatum, and zearalenone (ZEA) and deoxynivalenol (DON),<br/>which are produced by F. graminearum among other Fusarium species, are<br/>common contaminants in maize. These mycotoxins production is influenced<br/>by some biotic and abiotic factors, therefore contamination level varies every<br/>year, and depends on environmental conditions and agricultural practices.<br/>Fusarium spp. is usually described as a field fungi, because it colonises the<br/>crop before harvest; the preharvest control is the first step to prevent from<br/>the invasion of these Fusarium species and mycotoxins production under<br/>field conditions. The use of synthetic fungicides is becoming more<br/>controlled, and there is an increasing pressure to find safer alternatives.<br/>Several researchers have focused in the search for fungicides that are safe to<br/>humans and for the environment. Natural extracts from plants may provide<br/>an alternative to synthetic fungicides. Researchers have examined the effect<br/>of some essential oils on growth rates of some fungi and have shown that<br/>some of them could be used as natural fungicides.<br/>The objectives of the present thesis were to investigate a) the<br/>fumonisin Bi (FBO contamination on corn and corn-based food products<br/>from Spain, intended for animal and human consumption; b) the effect of<br/>fungal interactions between producing fumonisin isolates, and isolates of F.<br/>graminearum producing zearalenone and deoxynivalenol, on growth rate and<br/>mycotoxins production and the relationship with abiotic factors; c) an in<br/>vitro screening of some essential oils on inhibition of mycelial growth of F.<br/>verticillioides, F. proliferatum and F. graminearum; and d) the study was<br/>continued with five selected essential oils from the screening assess their<br/>efficacy on growth rate of F. verticillioides, F. proliferatum and F.<br/>graminearum and inhibition of FBb zearalenone and deoxynivalenol<br/>production at different aw and temperature conditions in maize grain.