Efecto de la temperatura, la actividad del agua y el tiempo de incubación en la producción de tricoteceno por Fusarium cerealis aislado de granos de trigo duro

La fusariosis de la espiga (FHB, siglas en inglés) es una importante enfermedad fúngica que afecta la producción mundial de trigo. Las pérdidas económicas se producen debido a la reducción del rendimiento y la calidad del grano, principalmente por la degradación de las proteínas del gluten causada  por el hongo, lo que resulta en menores propiedades de panificaciòn. Además, los granos podrían estar contaminados con micotoxinas que, en algunos casos, están reguladas en los niveles máximos permitidos, lo que dificulta el comercio de cereales.

La FHB es causada, principalmente, por especies del complejo Fusarium graminearum, siendo F. graminearumsensu stricto el agente causal más reportado. Otras especies de Fusarium, como F. culmorum, F. poae, F. avenaceum y F. cerealis, también pueden causar la enfermedad. Recientemente, se reportó que F. cerealis (sinónimo F. crookwellense) causa la enfermedad en trigo, cebada y avena en diferentes partes del mundo. En un estudio previo llevado a cabo en nuestro laboratorio, donde analizamos cuatro temporadas de cosecha de la principal zona productora de Argentina, aislamos F. cerealis de granos de trigo duro sintomáticos. Además, en algunas de estas muestras, detectamos contaminación con nivalenol (NIV), con niveles elevados (2380–8190 µg/kg), así como contaminación por DON. En un artículo publicado más recientemente, informamos que las cepas de F. cerealis eran capaces de producir toxinas DON y NIV in planta e in vitro.

El crecimiento fúngico y la biosíntesis de tricotecenos por las especies de Fusarium dependen de interacciones complejas entre factores bióticos y abióticos. Dentro de estos últimos, la temperatura y la actividad del agua (aW) representan los principales factores que tienen una fuerte influencia en la activación transcripcional de los genes biosintéticos de micotoxinas y la producción de micotoxinas. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue determinar el impacto de aW, la temperatura y el tiempo en el crecimiento y la producción de DON y NIV por tres cepas de F. cerealis en medios a base de grano de trigo duro. Estas cepas fueron seleccionadas considerando sus diferentes perfiles de producción de micotoxinas en cultivos de grano de trigo duro, con el fin de cubrir todas las variabilidades intraespecíficas.

Las tres cepas de F. cerealis evaluadas fueron capaces de crecer a 0,99–0,93 aW y 15–30 °C. Las tasas máximas de crecimiento se observaron a 0,99 aW y 25–30 °C, y las condiciones óptimas para el crecimiento variaron de 0,99 a 0,97 aW para todas las temperaturas probadas. Las tasas mínimas de crecimiento se observaron a 15 °C y 0,93 aW. No se observó crecimiento a 0,90 aW, independientemente de la temperatura y el tiempo de incubación probados. Estos parámetros de crecimiento concuerdan con los informados para otros patógenos de FHB, como F. graminearum y F. culmorum, que crecieron mejor a 0,995–25 °C y pudieron crecer en el rango de 0,995–0,93 aW y 15–30 °C.

En cuanto al análisis de micotoxinas, los patrones de producción observados para las tres cepas de F. cerealis fueron totalmente diferentes. Se detectó nivalenol en todas las condiciones en las que F. cerealis pudo crecer. Los niveles más altos se detectaron a 25-30 °C, 0,99 aW, entre los días 14 y 21 de incubación; después de este período, los niveles disminuyeron. Estas temperaturas y aW coincidieron con el máximo crecimiento observado para F. cerealis, mientras que los niveles mínimos detectados para NIV se registraron a 15 y 20 °C, 0,93 aW, tras 28 días de incubación.

En cuanto a la producción de DON, las tres cepas de F. cerealis fueron capaces de producir la toxina, pero solo después de 28 días de incubación. La producción de DON fue menor que la de NIV. Los niveles máximos también se obtuvieron a 25-30 °C; sin embargo, a diferencia de la producción de NIV, a 0,95 y 0,93 aW. Esto significa que la producción de DON se vio favorecida por las condiciones de estrés relacionadas con aW.

Como conclusión del estudio, las cepas de F. cerealis fueron capaces de producir NIV en un amplio rango de temperaturas y aW. Se produjeron altas cantidades de esta toxina a 0,99 aW y 25-30 °C, condiciones ambientales que coinciden con las necesarias para un crecimiento óptimo. Estas condiciones son necesarias para el desarrollo de la plaga de la espiga por Fusarium. Por lo tanto, en años con condiciones propicias para la enfermedad, los granos podrían contaminarse con altos niveles de NIV si se infectan con F. cerealis. Aunque no se detectó producción de DON en estas condiciones, el riesgo de contaminación del grano con esta micotoxina podría darse en condiciones de almacenamiento, ya que la producción óptima parece darse a baja aW. Además, todas las cepas produjeron la toxina tras 28 días de incubación. La razón por la que se produce DON después de este periodo de tiempo es una pregunta que aún no hemos respondido. Este es, hasta donde sabemos, el primer estudio ecofisiológico realizado sobre F. cerealis, por lo que no disponemos de otros estudios con los que comparar nuestros resultados. Para responder a esta pregunta, estamos realizando más estudios, especialmente estudios de expresión génica. Además, dos cepas pudieron producir simultáneamente ambas toxinas. Por lo tanto, los granos podrían contaminarse con DON y NIV si F. cerealis está presente, lo que representa un riesgo mayor para el consumo humano y animal.