ارتباط بین بیان ژن هایaflO وaflQ با میزان آفلاتوکسینB1 از گونه های آسپرژیلوس جدا شده از خوراک دام

محورهای موضوعی : قارچ شناسی

نوشین سهرابی ¹ (گروه زیست شناسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران)
مرتضی تقی زاده ² (موسسه تحقیقات واکسن و سرم سازی رازی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران)

تاریخ دریافت : 1402/01/23 تاریخ پذیرش : 1402/05/25 تاریخ انتشار : 1402/06/15

کلید واژه: آفلاتوکسین, آسپرژیلوس فلاووس, Real-Time RT-PCR, aflO, aflQ,

چکیده مقاله :

سابقه و هدف: آفلاتوکسین ها بهعنوان متابولیت های ثانویه سمی، توسط برخی از گونه های آسپرژیلوس تولید می شوند. از آنجا که این گونه های قارچی می توانند باعث آلودگی مواد غذایی و خوراک دام شوند، لذا رد‌یابی و کنترل آلاینده‌ های میکروبی آن‌ ها اهمیت فراوانی دارند. در مطالعه حاضر ضمن بررسی آلودگی خوراک دام، ارتباط بین میزان آفلاتوکسین B1 تولید شده توسط گونه‌ های قارچ آسپرژیلوس مولد آفلاتوکسین و میزان بیان ژن های aflO وaflQ بررسی گردید. مواد و روش ها: تعداد 67 نمونه از گونه های مختلف آسپرژیلوس مولد آفلاتوکسین جداسازی و انتخاب شدند. ضمن بررسی وجود توالی های مربوط به ژن هایaflO وaflQ بهروش PCR، میزان بیان آن‌ ها بهروشReal Time RT-PCR کمی بررسی شد. علاوه بر این، میزان آفلاتوکسینB1 بهروش کروماتوگرافی معکوس با کارآیی بالا RP - HPLC)) و با استفاده از دتکتور فلورسنت اندازه‌ گیری شد. یافته ها: درمیان 67 گونه جدا شده، 41 نمونه دارای هر دو ژن aflO وaflQ بودند. 17 نمونه از 26 گونه بررسی شده (65 درصد) مقادیر بالاتر از 5 نانوگرم بر گرم آفلاتوکسینB1 و 6 نمونه (23 درصد) نیز مقادیر بسیار بالایی از این توکسین (بیش از 100 نانوگرم بر گرم) را تولید کرده بودند. نتیجه گیری: با توجه به ارتباط نسبی بین میزان بیان ژن های مولد آفلاتوکسین و تولید آفلاتوکسینB1 در نمونه های خوراک دام، به نظر می رسد که بررسی سایر ژن های مولد آفلاتوکسین می تواند منجر به تکمیل این مطالعه و تقویت ارتباط بین بیان ژن های مولد آفلاتوکسین و میزان توکسین تولید شده شود.

چکیده انگلیسی:

Background & Objectives: Aflatoxins are produced as toxic secondary metabolites by some  Aspergillus species. Since these fungal species can contaminate food and animal feed, microbial contamination monitoring and control is important. In the current study, the correlation between expression of two aflatoxin biosynthetic pathway genes aflO and aflQ and was investigated. Materials & Methods: Sixty-seven different isolates of aflatoxin-producing Aspergillus species selected and the presence. expression of aflO and aflQ gene sequences were assayed by PCR and quantitative Real-Time RT-PCR methods, respectively. In addition, the amount of aflatoxin B1 by high-performance reverse chromatography (RP-HPLC) using a fluorescent detector. Results: Forthy one, out of 67 isolated species had both aflO and aflQ genes. Seventeen samples out of 26 (65%) had aflatoxin B1 levels higher than 5 ng/g and 6 samples (23%) produced high levels of this toxin (more than 100 ng / g) as well. Conclusion: Considering the relative correlation between the expression of selected aflatoxin genes and AFB1 produced in feedstuffs, it seems that the investigation of other aflatoxin-producing genes can lead to a better correlation and complete the results of this study.  

منابع و مأخذ:

1. Haque MA, Wang Y, Shen Z, Li X, Saleemi MK, He C. Mycotoxin contamination and control strategy in human, domestic animal and poultry: A review. Microb Pathog. 2020; 142:104095. doi:10.1016/j.micpath.2020.104095


2. Liu M, Zhao L, Gong G, Zhang L, Shi L, Dai J, Han Y, Wu Y, Khalil MM, Sun L. Invited review: Remediation strategies for mycotoxin control in feed. J Anim Sci Biotechnol. 2022 ;13(1):19. doi: 10.1186/s40104-021-00661-4.


3. Najafian M. Comparison the level of Aflatoxin in different varieties of internal and imported rice in different collection seasons and effect of cooking methods on the level of toxins. Journal of Microbial World, 2014; 6(4): 328-336.  [In Persian]


4. Valencia-Quintana R, Milić M, Jakšić D, Šegvić Klarić M, Tenorio-Arvide MG, Pérez-Flores GA, Bonassi S, Sánchez-Alarcón J. Environment Changes, Aflatoxins, and Health Issues, a Review. Int J Environ Res Public Health. 2020; 17(21):7850. doi: 10.3390/ijerph17217850.


5. Sohrabi N, Taghizadeh M. Molecular identification of aflatoxigenic Aspergillus species in feedstuff samples. Curr Med Mycol. 2018; 4(2):1-6. doi: 10.18502/cmm.4.2.66.


6. Kim WB, Park C, Cho SY, Chun HS, Lee DG. Development of multiplex real-time PCR for rapid identification and quantitative analysis of Aspergillus species. PLoS One. 2020; 15(3):e0229561. doi: 10.1371/journal.pone.0229561.


7. Degola F, Berni E, Dall'Asta C, Spotti E, Marchelli R, Ferrero I, Restivo FM. A multiplex RT-PCR approach to detect aflatoxigenic strains of Aspergillus flavus. J Appl Microbiol. 2007; 103(2):409-17. doi: 10.1111/j.1365-2672.2006.03256.x.


8. Mitema A, Okoth S, Rafudeen SM. The Development of a qPCR Assay to Measure Aspergillus flavus Biomass in Maize and the Use of a Biocontrol Strategy to Limit Aflatoxin Production. Toxins (Basel). 2019; 11(3):179. doi: 10.3390/toxins11030179.


9. Mohammadi M, Hashemi SJ, Rezaei S, Bayat M. Assessment of antifungal activity of Rosemary oil extract and its effect on AFL1 gene expression in Aspergillus flavus by            Real-Time PCR. Journal of Microbial World, 2018; 11(1): 88-100. [In Persian] 


10. Caceres I, Khoury AA, Khoury RE, Lorber S, Oswald IP, Khoury AE, Atoui A, Puel O, Bailly JD. Aflatoxin Biosynthesis and Genetic Regulation: A Review. Toxins (Basel). 2020; 12(3):150. doi: 10.3390/toxins12030150.


11. Wang W, Liang X, Li Y, Wang P, Keller NP. Genetic Regulation of Mycotoxin Biosynthesis. J Fungi (Basel). 2022; 9(1):21. doi: 10.3390/jof9010021.


12. Rahimi S, Sohrabi N, Ebrahimi MA, Tebyanian M, Taghyzadeh M, Rahimi SA. Studying the effect of aflatoxin genes Aflp and Aflq on Aspergillus flavus and Aspergillus parasiticus in the cattle feed used in industrial animal husbandries. Acta Med Mediter. 2016; 32:2091-2100.


13. Sarrafi O, Faezi Ghasemi M, Chaichi Nosrati A. Isolation and characterization of toxicogenic fungi strains from wheat and corn used in Kerman city. Journal of Microbial World, 2016; 8(4): 330-336. [In Persian] 


14. Tao L, Chung SH. Non-aflatoxigenicity of commercial Aspergillus oryzae strains due to genetic defects compared to aflatoxigenic Aspergillus flavus. J Microbiol Biotechnol. 2014; 24(8):1081-7. doi: 10.4014/jmb.1311.11011.


15. Institute of Standard and Industrial Research of Iran (ISIRI) Maximum Tolerated Limits of Mycotoxins in Foods and Feeds. National Standard No. 5925. Tehran: ISIRI; 2002.


16. Bintvihok A, Treebonmuang S, Srisakwattana K, Nuanchun W, Patthanachai K, Usawang S. A Rapid and Sensitive Detection of Aflatoxin-producing Fungus Using an Optimized Polymerase Chain Reaction (PCR). Toxicol Res. 2016; 32(1):81-7. doi: 10.5487/TR.2016.32.1.081.


17. Tang CM, Holden DW, Aufauvre-Brown A, Cohen J. The detection of Aspergillus spp. by the polymerase chain reaction and its evaluation in bronchoalveolar lavage fluid. Am Rev Respir Dis. 1993; 148(5):1313-7. doi: 10.1164/ajrccm/148.5.1313.


18. Geisen R. Multiplex Polymerase Chain Reaction for the Detection of Potential Aflatoxin and Sterigmatocystin Producing Fungi. Syst Appl Microbiol. 1996; 19(3), 388-392. doi: 10.1016/S0723-2020(96)80067-1


19. Shapira R, Paster N, Eyal O, Menasherov M, Mett A, Salomon R. Detection of aflatoxigenic molds in grains by PCR. Appl Environ Microbiol. 1996 ;62(9):3270-3. doi: 10.1128/aem.62.9.3270-3273.1996.


20. Bu R, Sathiapalan RK, Ibrahim MM, Al-Mohsen I, Almodavar E, Gutierrez MI, Bhatia K. Monochrome LightCycler PCR assay for detection and quantification of five common species of Candida and Aspergillus. J Med Microbiol. 2005; 54(Pt 3):243-248. doi: 10.1099/jmm.0.45856-0.


21. Kim WB, Park C, Cho SY, Chun HS, Lee DG. Development of multiplex real-time PCR for rapid identification and quantitative analysis of Aspergillus species. PLoS One. 2020; 15(3):e0229561. doi: 10.1371/journal.pone.0229561.


22. Rodríguez A, Rodríguez M, Luque MI, Martín A, Córdoba JJ. Real-time PCR assays for detection and quantification of aflatoxin-producing molds in foods. Food Microbiol. 2012; 31(1):89-99. doi: 10.1016/j.fm.2012.02.009.


23. Scherm B, Palomba M, Serra D, Marcello A, Migheli Q. Detection of transcripts of the aflatoxin genes aflD, aflO, and aflP by reverse transcription-polymerase chain reaction allows differentiation of aflatoxin-producing and non-producing isolates of Aspergillus flavus and Aspergillus parasiticus. Int J Food Microbiol. 2005; 98(2):201-10. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2004.06.004.


24. Douksouna Y, Masanga J, Nyerere A, Runo S, Ambang Z. Towards Managing and Controlling Aflatoxin Producers Within Aspergillus Species in Infested Rice Grains Collected from Local Markets in Kenya. Toxins (Basel). 2019; 11(9):544. doi: 10.3390/toxins11090544.


25. Zarrin M, Erfaninejad M. Molecular variation analysis of Aspergillus flavus using polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism of the internal transcribed spacer rDNA region. Exp Ther Med. 2016; 12(3):1628-1632. doi: 10.3892/etm.2016.3479.


26. Abdel-Hadi A, Schmidt-Heydt M, Parra R, Geisen R, Magan N. A systems approach to model the relationship between aflatoxin gene cluster expression, environmental factors, growth and toxin production by Aspergillus flavus. J R Soc Interface. 2012; 9(69):757-67. doi: 10.1098/rsif.2011.0482.


27. Schmidt-Heydt M, Abdel-Hadi A, Magan N, Geisen R. Complex regulation of the aflatoxin biosynthesis gene cluster of Aspergillus flavus in relation to various combinations of water activity and temperature. Int J Food Microbiol. 2009; 135(3):231-7. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2009.07.026.