Commercial biocontrol agents reveal contrasting comportments against two mycotoxigenic fungi in cereals: Fusarium Graminearum and Fusarium Verticillioides

The aim of this study was to investigate the impact of commercialized biological control agents (BCAs) against two major mycotoxigenic fungi in cereals, Fusarium graminearum and Fusarium verticillioides, which are trichothecene and fumonisin producers, respectively. With these objectives in mind, three commercial BCAs were selected with contrasting uses and microorganism types (T. asperellum, S. griseoviridis, P. oligandrum) and a culture medium was identified to develop an optimized dual culture bioassay method. Their comportment was examined in dual culture bioassay in vitro with both fusaria to determine growth and mycotoxin production kinetics. Antagonist activity and variable levels or patterns of mycotoxinogenesis inhibition were observed depending on the microorganism type of BCA or on the culture conditions (e.g., different nutritional sources), suggesting that contrasting biocontrol mechanisms are involved. S. griseoviridis leads to a growth inhibition zone where the pathogen mycelium structure is altered, suggesting the diffusion of antimicrobial compounds. In contrast, T. asperellum and P. oligandrum are able to grow faster than the pathogen. T. asperellum showed the capacity to degrade pathogenic mycelia, involving chitinolytic activities. In dual culture bioassay with F. graminearum, this BCA reduced the growth and mycotoxin concentration by 48% and 72%, respectively, and by 78% and 72% in dual culture bioassay against F. verticillioides. P. oligandrum progressed over the pathogen colony, suggesting a close type of interaction such as mycoparasitism, as confirmed by microscopic observation. In dual culture bioassay with F. graminearum, P. oligandrum reduced the growth and mycotoxin concentration by 79% and 93%, respectively. In the dual culture bioassay with F. verticillioides, P. oligandrum reduced the growth and mycotoxin concentration by 49% and 56%, respectively. In vitro dual culture bioassay with different culture media as well as the nutritional phenotyping of different microorganisms made it possible to explore the path of nutritional competition in order to explain part of the observed inhibition by BCAs

Décryptage des mécanismes biologiques impliques dans le bio contrôle des champignons mycotoxinogènes des céréales. Poster communications - P20

Les mycotoxines sont des métabolites secondaires toxiques synthétisés par des moisissures qui contaminent de nombreuses denrées d'origine végétale, notamment les céréales qui sont le premier facteur d'exposition des consommateurs à ces molécules présentant un réel risque pour la santé humaine et animale. En particulier, les espèces Fusarium graminearum et Fusarium verticillioides sont responsables de la production de mycotoxines de type trichothécènes et fumonisines respectivement, et leurs incidences sur les productions de blé et de maïs en pré- et post-récolte sont bien connus. Pour lutter contre ces champignons, une stratégie alternative aux produits phytosanitaires est l'utilisation de microorganismes antagonistes qui par différents mécanismes vont réduire la progression de ces champignons et limiter l'accumulation de mycotoxines. Cependant, la mise en place de telles méthodes de protection nécessite une bonne connaissance des mécanismes biologiques qui régissent l'interaction entre les moisissure mycotoxinogènes et les agents de biocontrôle (BCA), afin de favoriser les phénomènes d'antagonismes mais aussi pour faciliter la sélection de nouveaux candidats de biocontrôle en fonctions des processus les plus prometteurs. La finalité de cette étude est donc d'utiliser les technologies méta-omiques, notamment la transcriptomique et la métabolomique afin de : (i) décrypter les mécanismes impliqués dans le biocontrôle des moisissures toxinogènes pour comprendre comment les BCA potentiels interviennent, (ii) identifier des biomarqueurs (gène clé ou métabolite) inhibiteurs de la mycotoxinogenèse pour optimiser le screening de BCA, (iii) optimiser leur usage et évaluer les possibilités de régulation des populations microbiennes pour favoriser les phénomènes d'antagonisme par des itinéraires techniques optimisés. En vue de ces objectifs, des BCA commerciaux et de la collection de l'UMR QualiSud ont été sélectionnés, caractérisés et étudiés en confrontation in vitro avec ces pathogènes du genre Fusarium et ont permis de proposer une ou plusieurs hypothèses concernant leur mode d'action et sur la manière dont la physiologie des Fusaria est impactée. L'étude de la confrontation des couples BCA-pathogène a été complétée sur épillets grâce à une méthode innovante de screening, puis la question de la transposition vers la plante entière sera investiguée. L'analyse du transcriptome et du métabolome des différents systèmes plantes-pathogènes-BCAs permettra d'explorer quels gènes sont différentiellement exprimés en confrontation, quelles voies biologiques sont impliquées lors de cette réponse, et quelles sont les signatures de ces mécanismes antagonistes (signaux VIP issus des meta-omic : gènes ou métabolites). L'identification de ces biomarqueurs servira à faire émerger de nouveaux BCAs antimycotoxinogènes pour de futures études de développement ou autorisations de mise sur le marché (AMM). D'une manière globale, les résultats de cette étude pourront contribuer à limiter l'accumulation des mycotoxines dans les céréales ainsi que les résidus de produits phytosanitaires, ce qui est un double objectif de sécurité sanitaire

Diferenciación y semi-cuantificación de A. westerdijkiae y A.ochraceus con PCR-DGGE

La ocratoxina A (OTA) es un metabolito secundario producido por diversos hongos filamentosos, se sabe que tiene propiedades nefrotóxico, teratogénico, inmunotóxicos y cancerígenos. En los trópicos, la OTA se produce principalmente en los granos de café por especies de Aspergillus: A. carbonarius, A. Niger sección Nigri y A. ochraceus y A.westerdijkiae, la sección Circumdati. A.ochraceus y A. westerdijkiae parte relacionada con la presencia de ocratoxina A (OTA) en especies de café. Estas dos cepas, son fenotípicamente y genómicamente muy cerca y es un productor fuerte de la OTA (A.westerdijkiae) mientras que el otro es ligeramente productor. Desde el año 2004, sobre la base de datos moleculares y morfológicos Frisvad et al propone A. westerdijkiae como un nuevo taxón de A.ochraceus especies. Estas dos especies se han diferenciado sólo recientemente, pares de cebadores de ADN extraídas hasta ahora no son específicos de especie, es decir, se pueden amplificar por PCR una región genómica del mismo tamaño por tanto, o bien son demasiado específicos, y en este caso amplificar selectivamente el ADN de una sola especie. En nuestro estudio hemos utilizado las propiedades de la PCR-DGGE (Polymerase Chain Reaction - Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) para A.westerdijkiae independiente y A.ochraceus. DGGE se utiliza para separar fragmentos de ADN del mismo tamaño, pero con diferentes secuencias. La metodología propuesta se ha desarrollado un método innovador y fácil de distinguir dos cepas ocratoxinógenos contaminantes del café, Aspergillus ochraceus y Aspergillus westerdijkiae. La principal ventaja del método es utilizar sólo un conjunto de cebadores para diferenciar A.westerdijkiae de A.ochraceus y por lo tanto más rápido para el diagnóstico de la capacidad de las cepas toxigénicas analizados. La obtención de una buena diferenciación de las especies junto con el análisis de imágenes de geles de DGGE hechas con diferentes cantidades iniciales de ADN también ha establecido un método de "cuantificación" de las dos cepas. (Texte intégral

Effets des traitements post-récolte et de la torréfaction sur la teneur en ochratoxine A du café : une revue

L'ochratoxine A (OTA) est une toxine cancérogène produite par certaines moisissures. Elle contamine de nombreux aliments et notamment le café dans lequel elle est retrouvée à toutes les étapes du parcours technologique du champ à la tasse. Cette étude a pour objet de faire le point sur les étapes critiques des procédés de transformation du café, que ce soit durant les traitements post-récolte ou pendant la transformation en produit consommable, en ce qui concerne sa contamination par l'OTA. La qualité et le type de traitements post-récolte ont une influence non négligeable sur le niveau de contamination en OTA des grains verts. Les défauts agronomiques (insectes et attaques fongiques) contribuent également à un niveau élevé d'OTA dans le café vert. Diverses études effectuées sur l'impact de la torréfaction mettent en évidence une dégradation thermique de l'OTA. Toutefois, la contamination initiale des fèves, le procédé utilisé et le degré de torréfaction influencent fortement cette dégradation thermique et donc la concentration résiduelle en OTA dans les grains torréfiés. Finalement, il apparaît que c'est la maîtrise de la contamination en amont par de bonnes pratiques agricoles et par les traitements post-récolte qui est le plus sûr gage de salubrité pour la boisson. (Résumé d'auteur

Diversity and toxigenicity of fungi that cause pineapple fruitlet core rot

The identity of the fungi responsible for fruitlet core rot (FCR) disease in pineapple has been the subject of investigation for some time. This study describes the diversity and toxigenic potential of fungal species causing FCR in La Reunion, an island in the Indian Ocean. One-hundred-and-fifty fungal isolates were obtained from infected and healthy fruitlets on Reunion Island and exclusively correspond to two genera of fungi: Fusarium and Talaromyces. The genus Fusarium made up 79% of the isolates, including 108 F. ananatum, 10 F. oxysporum, and one F. proliferatum. The genus Talaromyces accounted for 21% of the isolated fungi, which were all Talaromyces stollii. As the isolated fungal strains are potentially mycotoxigenic, identification and quantification of mycotoxins were carried out on naturally or artificially infected diseased fruits and under in vitro cultures of potential toxigenic isolates. Fumonisins B1 and B2 (FB1-FB2) and beauvericin (BEA) were found in infected fruitlets of pineapple and in the culture media of Fusarium species. Regarding the induction of mycotoxin in vitro, F. proliferatum produced 182 mg kg⁻1 of FB1 and F. oxysporum produced 192 mg kg⁻1 of BEA. These results provide a better understanding of the causal agents of FCR and their potential risk to pineapple consumers

Biocontrol agents: Toolbox for the screening of weapons against mycotoxigenic Fusarium

The aim of this study was to develop a set of experiments to screen and decipher the mechanisms of biocontrol agents (BCAs), isolated from commercial formulation, against two major mycotoxigenic fungi in cereals, Fusarium graminearum and Fusarium verticillioides. These two phytopathogens produce mycotoxins harmful to human and animal health and are responsible for the massive use of pesticides, for the protection of cereals. It is therefore essential to better understand the mechanisms of action of alternative control strategies such as the use of BCAs in order to optimize their applications. The early and late stages of interaction between BCAs and pathogens were investigated from germination of spores to the effects on perithecia (survival form of pathogen). The analysis of antagonist activities of BCAs revealed different strategies of biocontrol where chronological, process combination and specialization aspects of interactions are discussed. Streptomyces griseoviridis main strategy is based on antibiosis with the secretion of several compounds with anti-fungal and anti-germination activity, but also a mixture of hydrolytic enzymes to attack pathogens, which compensates for an important deficit in terms of spatial colonization capacity. It has good abilities in terms of nutritional competition. Trichoderma asperellum is capable of activating a very wide range of defenses and attacks combining the synthesis of various antifungal compounds (metabolite, enzymes, VOCs), with different targets (spores, mycelium, mycotoxins), and direct action by mycoparasitism and mycophagy. Concerning Pythium oligandrum, its efficiency is mainly due to its strong capacity to colonize the environment, with a direct action via microbial predation, stimulation of its reproduction at the contact of pathogens and the reduction of perithecia formation

Coumaroylquinic and chlorogenic acids as markers of the pineapple fruitlet core rot disease

Black spot disease is the major postharvest disease affecting Victoria ('Queen') pineapple in Reunion Island. Fusarium ananatum , the main causal agent of black spot was inoculated in 'MD2' and Victoria ('Queen'), a resistant and a susceptible cultivar respectively. A metabolomics approach, of healthy and inoculated fruitlets allows us to determine which putative metabolites are involved in the black spot disease. The phenolic compounds seemed to be determining markers of black spot. Based on those results, we conducted follow ‐ up work on evolution of black spot disease with a focus on phenolic compounds. Coumaroylquinic and chlorogenic acids increased drastically in the infected fruitlets in both cultivars post ‐ inoculation. Hydroxycinnamic acid increased more rapidly in 'MD2' than in Victoria ('Queen') cultivar. 'MD2' infected fruitlets reached higher levels in hydroxycinnamic acids in a shorter period than Victoria ('Queen') cultivar. In healthy fruits of 'MD2', coumaroylquinic acid and hydroxybenzoic acids are produce naturally as the fruit matures. These compounds are known to play a major role in the plant disease resistance. (Résumé d'auteur