米国産S-morphologyアフラトキシン生産者の分子解析により、これまで知られていなかった多様性と2つの新種が明らかになった

Molecular Analysis of S-morphology Aflatoxin Producers From the United States Reveals Previously Unknown Diversity and Two New Taxa.

• Pummi Singh
• Kenneth A Callicott
• Marc J Orbach
• Peter J Cotty

抄録

アフラトキシンは、農業の収益性と人間と家畜の健康に悪影響を及ぼす非常に有毒な発がん性物質です。このセクション内のいくつかの系統的に異なる真菌は、S型（平均硬化体サイズが400μm未満）を有し、一貫して作物中に高濃度のアフラトキシンを産生している。Ｓ型菌は、米国（ＵＳ）においてアフラトキシン汚染の重要な病因菌として暗示されているが、これらの菌類の多様性についてはほとんど知られていない。本研究では、アフラトキシン汚染が通年的な問題となっている米国の地域で、2002年から2017年の間に土壌とトウモロコシのサンプルから採取されたS-morphology fungi（=494）を特徴づけた。カルモデュリン（1.9 kb）および硝酸還元酵素（2.1 kb）遺伝子の配列に基づく系統解析により、米国から分離されたS型菌を4つの異なるクラッドに分離した。(1)S型（89.7％）、(2)sp.nov.(2.4％)、(3) (2.2％)、および(4) sp.(5.7%).4種のS型はすべて25、30および35℃でトウモロコシに高濃度のアフラトキシンを産生したが、S型のみが40℃で許容できないアフラトキシン濃度を産生した。17の単純配列繰り返しマーカーを用いてS型をタイピングしたところ、443株から202のハプロタイプが検出され、高い遺伝的多様性が認められた。様々な環境条件下で高度なアフラトキシン原性を示すS型菌の異なる種やハプロタイプの出現を知ることで、北米におけるアフラトキシン汚染の病因、疫学、管理についての知見が得られる可能性がある。

Aflatoxins are highly toxic carcinogens that detrimentally influence profitability of agriculture and the health of humans and domestic animals. Several phylogenetically distinct fungi within section have S-morphology (average sclerotial size < 400 μm), and consistently produce high concentrations of aflatoxins in crops. S-morphology fungi have been implicated as important etiologic agents of aflatoxin contamination in the United States (US), but little is known about the diversity of these fungi. The current study characterized S-morphology fungi ( = 494) collected between 2002 and 2017, from soil and maize samples, in US regions where aflatoxin contamination is a perennial problem. Phylogenetic analyses based on sequences of the calmodulin (1.9 kb) and nitrate reductase (2.1 kb) genes resolved S-morphology isolates from the US into four distinct clades: (1) S-morphotype (89.7%); (2) sp. nov. (2.4%); (3) (2.2%); and (4) sp. nov. (5.7%). All four S-morphology species produced high concentrations of aflatoxins in maize at 25, 30, and 35°C, but only the S-morphotype produced unacceptable aflatoxin concentrations at 40°C. Genetic typing of S isolates using 17 simple sequence repeat markers revealed high genetic diversity, with 202 haplotypes from 443 isolates. Knowledge of the occurrence of distinct species and haplotypes of S-morphology fungi that are highly aflatoxigenic under a range of environmental conditions may provide insights into the etiology, epidemiology, and management of aflatoxin contamination in North America.

Copyright © 2020 Singh, Callicott, Orbach and Cotty.