Fusarium species responsible for mycotoxin production in wheat crop: involvement in food safety

Fusarium Head Blight (FHB) is a worldwide cereal disease responsible of significant yield reduction, inferior grain quality, and mycotoxin accumulation. Fusarium graminearum and F. culmorum are the prevalent causal agents. FHB has been endemic in Italy since 1995, while there are no records about its presence in Syria. Forty-eight and forty-six wheat kernel samples were collected from different localities and analyzed for fungal presence and mycotoxin contamination. Fusarium strains were identified morphologically but the molecular confirmation was performed only for some species. Further differentiation of the chemotypes for trichothecene synthesis by F. graminearum and F. culmorum strains was conducted by PCR assays. Fusarium spp. were present in 62.5% of Syrian samples. 3Acetyl-Deoxynivalenol and nivalenol chemotypes were found in F. culmorum whilst all F. graminearum strains belonged to NIV chemotype. Italian samples were infected with Fusarium spp for 67.4%. 15Ac-DON was the prevalent chemotype in F. graminearum, while 3Ac-DON chemotype was detected in F. culmorum. The 60 Syrian Fusarium strains tested for mycotoxin production by HPLC-MS/MS have shown the prevalence of zearalenone while the emerging mycotoxins were almost absent. The analysis of the different Syrian and Italian samples of wheat kernels for their mycotoxin content showed that Syrian kernels were mainly contaminated with storage mycotoxins, aflatoxins and ochratoxin whilst Italian grains with mainly Fusarium mycotoxins. The aggressiveness of several Syrian F. culmorum isolates was estimated using three different assays: floret inoculation in growth chamber, ear inoculation in the field and a validated new Petri-dish test. The study of the behaviour of different Syrian wheat cultivars, grown under different conditions, has revealed that Jory is a FHB Syrian tolerant cultivar. This is the first study in Syria on Fusarium spp. associated to FHB, Fusarium mycotoxin producers and grain quality.

Caratterizzazione bio-molecolar e ruolo di specie di Fusarium associate alla Fusariosi della spiga su frumento duro

La Fusariosi della spiga (FDS) è una fitopatia diffusa a livello mondiale che colpisce le colture cerealicole, tra cui il frumento duro, ed è in grado di causare gravi danni di tipo qualitativo ed economico. Le specie fungine responsabili appartengono al genere Fusarium, tra cui F. graminearum, F. culmorum e più recentemente F. poae. La conseguenza più rilevante riguarda la contaminazione della granella da micotossine, molecole prodotte dai miceti, considerate dalla comunità scientifica ad alto rischio per la salute dell’uomo e animali. L’eziologia è molto complessa, dal momento che su una stessa spiga di frumento possono coesistere più specie fungine che contribuiscono ad influenzare i quantitativi di micotossine prodotte. Lo scopo della ricerca è incentrato sulla caratterizzazione di ceppi di F. poae, in termini di potenziale patogeno e aggressività. Tramite l’allestimento di un saggio di inoculazione in vitro “Petri-dish” è stato possibile attribuire un indice di aggressività a ciascun isolato fungino, basato su parametri quali AUHPC e AUDPC standard, insieme ad altre variabili come la riduzione della lunghezza del coleottile e del tasso di germinazione. Il saggio è stato esteso anche a F. culmorum, per valutare la riproducibilità del test su altre specie fungine. Il test in vitro offre diversi vantaggi, tra cui affidabilità e rapidità di esecuzione ed è quindi adatto allo screening di ceppi patogeni da utilizzare in successive sperimentazioni. Gli stessi ceppi di F. poae, provenienti da una prova di inoculazione artificiale in serra su piante di frumento duro, sono stati caratterizzati dal punto di vista bio-molecolare. Poichè lo studio della fusariosi della spiga richiede la determinazione quantitativa della biomassa dei patogeni nei tessuti della pianta-ospite, anche in assenza di sintomi, il protocollo di Real-Time PCR con chimica SYBR® Green I qui sviluppato, ha dimostrato essere un buon compromesso tra attendibilità, rapidità e costi complessivi della metodica.