Caracterización de Aspergillus flavus aislados de espigas de maíz en Santiago del Estero y regiones colindantes

Abstract

El maíz (Zea mays L.) es uno de los cultivos con mayor superficie sembrada en el mundo y Argentina se encuentra entre los líderes mundiales en producción y exportación. La región formada por la Provincia de Santiago del Estero, el este de Tucumán y el norte de Córdoba engloba ocho distritos agroclimáticos con características agroecológicas caracterizadas por una gran amplitud térmica y períodos de sequía frecuentes que exponen al cultivo a patógenos, entre los que destaca el hongo Aspergillus flavus, responsable junto a otros de la podredumbre de la espiga y la contaminación de los granos con micotoxinas como aflatoxinas y ácido ciclopiazónico (ACP). Es frecuente que la contaminación comience en los lotes de producción y que, al cosechar granos infectados, el problema se agrave durante el almacenamiento, situación que es promovida por factores hídricos, térmicos, el daño causado por insectos y el uso de germoplasma susceptible. El uso de híbridos resistentes tanto a orugas de la espiga (maíces Bt) como al patógeno y a la acumulación de aflatoxinas, junto con el control biológico del hongo a través de la exclusión competitiva, son las herramientas más prometedoras para hacer frente a esta problemática. En este trabajo se obtuvieron aislamientos del hongo a partir de espigas de maíz y se caracterizaron en cuanto a su capacidad toxigénica y morfotipo de esclerocios, además, aquellos no productores de aflatoxinas fueron estudiados para determinar sus grupos de compatibilidad vegetativa (GCV) y sus relaciones filogenéticas en base a las secuencias de un segmento del gen CaM. Conjuntamente se evaluaron tecnologías Bt frente a la infección natural del hongo, así como el comportamiento de híbridos frente a la inoculación con aislamientos aflatoxigénicos de A. flavus. Se obtuvieron 58 aislamientos en ocho localidades representativas de cada uno de los ocho distritos agroclimáticos, resultando 30 no aflatoxigénicos, 28 aflatoxigénicos y la totalidad productores de ACP. La caracterización por morfotipo de esclerocios determinó que 6 aislamientos no produjeron esclerocios, 51 fueron L y solo uno fue S, siendo este último no productor de aflatoxinas. Se ubicaron 8 aislamientos en 4 GCV. Las secuencias del gen CaM corroboraron la pertenencia de los aislamientos al clado A. flavus y la alta similitud nucleotídica entre ellos (99,4 % a 100 %) reveló diversidad genética casi nula en esta región geográfica. No se observaron diferencias significativas en la proporción de aislamientos entre híbridos comerciales y variedades nativas ni entre las campañas estudiadas ni entre distritos agroclimáticos. La evaluación de híbridos empleados en la región permitió identificar a los híbridos 510PWU y 510PW como los de menor daño de espigas por orugas, sin detectarse infección natural con A. flavus ni acumulación de aflatoxinas en ninguno de los estudiados, mientras que la inoculación con aislamientos aflatoxigénicos destacó a P2089VYHR como el de mayor rendimiento y junto con P1366VYHR resultaron sin acumulación de aflatoxina B1 (AFB1), no detectándose diferencias significativas entre híbridos en cuanto al comportamiento frente a la infección por el hongo. El tratamiento Inoculado presentó una disminución de rendimiento del 4 % respecto al No Inoculado. Por medio de esta investigación se conocieron características de las poblaciones del hongo en esta región agrícola del norte del país, muchas de ellas compartidas con aislamientos obtenidos en la zona agrícola central de Argentina y se detectaron híbridos comerciales de buen comportamiento frente a estas poblaciones del hongo en cuanto a la infección y a la acumulación de AFB1.

Maize (Zea mays L.) is one of the most widely planted crops in the world and Argentina is a world leader in its production and exportation. Santiago del Estero province, the east of Tucumán and the north of Córdoba encompasses eight agro-climatic districts, characterized agro-ecologically by a wide temperature range and frequent periods of drought that expose the crop to pathogens, particularly the fungus Aspergillus flavus, responsible, along with others, for ear rot and grain contamination with mycotoxins such as aflatoxins B1 (AFB1) and cyclopiazonic acid (CPA). Contamination often begins in the field and when infected grains are harvested, and worsens during storage, encouraged by hydric and thermal factors, insect damage and the use of susceptible germplasm. The use of hybrids resistant to earworms (Bt maize) as well as to the pathogen and to aflatoxin accumulation, together with biological control of the fungus through competitive exclusion, are the most promising tools to deal with this problem. In this study, we obtained isolates of the fungus from ears of corn and characterized them in terms of their toxigenic capacity and morphotype of sclerotia. In addition, those that did not produce aflatoxins were studied to determine their vegetative compatibility groups (VCG) and their phylogenetic relationships based on the sequences of a segment of the CaM gene. At the same time, Bt technologies were evaluated against the natural infection of the fungus, as well as the behavior of hybrids against inoculation with aflatoxigenic isolates of A. flavus. Fifty-eight isolates were obtained in eight localities representative of each of the eight agroclimatic districts that make up the study region, 30 of which were non-aflatoxigenic, 28 aflatoxigenic, and all producers of CPA. The characterization by sclerotia morphotype determined that 6 isolates did not produce sclerotia, 51 were L and only one was S, the latter being a non-producer of aflatoxins. Eight isolates were located in 4 GCV. The CaM gene sequences corroborated that the isolates belonged to the A. flavus clade and the high nucleotide similarity between them (99.4 % to 100 %) revealed almost zero genetic diversity in this geographic region. No significant differences were observed in the proportion of isolates between commercial hybrids and those for self-consumption, or between the crop years studied or between agroclimatic districts. Evaluating the hybrids used in the region identified 510PWU and 510PW hybrids as those with the least damage to ears by caterpillars, without detecting natural infection with A. flavus or accumulation of aflatoxins in any of those studied. Inoculation with aflatoxigenic isolates highlighted P2089VYHR as the one with the highest yield and, together with P1366VYHR, without accumulation of AFB1. No significant differences were detected between hybrids in terms of behavior against infection by the fungus. The Inoculated treatment showed a yield decrease of 4 % compared to the non-Inoculated. This research revealed characteristics of the fungus populations in this agricultural region of the north of the country, many of them shared with isolates obtained in the central agricultural zone of Argentina, and commercial hybrids were detected that behave well against these fungus populations in terms of infection and accumulation of AFB1.