A polyphasic study of non-aflatoxigenic Aspergillus flavus Link, isolates from maize in the Chaco semi-arid region of Argentina

Abstract

Maize (Zea mays L.) is one of the most widely planted crops globally with Argentina leading world production and exportation. Santiago del Estero province, east of Tucumán and north of Córdoba encompasses eight agro-climatic zones in the Chaco Semi-arid region, agro-ecologically characterized by a wide temperature range and frequent drought periods that expose the crop to pathogens, particularly Aspergillus flavus. This pathogen is responsible for ear rot and grain contamination with mycotoxins such as aflatoxin B1 and cyclopiazonic acid. This study obtained fungal isolates from ears of maize and characterized them according to toxigenic capability and morphotype of sclerotia (S < 400 μm, associated with high levels of aflatoxins and L > 400 μm, related to variable levels of aflatoxins). In addition, those not producing aflatoxins were studied to determine phylogenetic relationships based on sequences of a segment of the CaM gene. Fifty-eight isolates were obtained in eight localities representing each agro-climatic zone, 30 of which were non-aflatoxigenic, 28 aflatoxigenic, and all producers of ciclopiazonic acid. Six isolates did not produce sclerotia, 51 were L and only one was S, the latter being a non-producer of aflatoxins. The number of sclerotia was positively correlated with the production of aflatoxin B1, while size was negatively correlated. The CaM gene sequences corroborated that the isolates belonged to the A. flavus clade and the high nucleotide similarity among 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 growing seasons or among agroclimatic districts. This research revealed characteristics of fungus populations in this agricultural region of north Argentina.

El maíz (Zea mays L.) es uno de los cultivos más sembrados en el mundo, siendo Argentina líder mundial en producción y exportación. La Provincia de Santiago del Estero, el este de Tucumán y el norte de Córdoba abarcan ocho zonas agroclimáticas en la región Chaco semiárida, la cual se caracteriza por un amplio rango de temperatura y frecuentes sequías que exponen al cultivo a patógenos, particularmente Aspergillus flavus, responsable de la podredumbre de la espiga y la contaminación de granos con micotoxinas como aflatoxina B1 y ácido ciclopiazónico. Se obtuvieron aislados del hongo desde espigas de maíz y se caracterizaron según capacidad toxigénica y morfotipos de esclerocios (S < 400 µm, asociados con elevados niveles de aflatoxinas y L > 400 µm, relacionados con niveles variables de aflatoxinas). Además, aquellos que no producían aflatoxinas se estudiaron para determinar sus relaciones filogenéticas sobre la base de un segmento del gen CaM. Cincuenta y ocho aislados fueron obtenidos en ocho localidades representativa de cada zona agroclimática, 30 de los cuales resultaron no aflatoxigénicos, 28 aflatoxigénicos y todos productores de ácido ciclopiazónico. Seis aislados no produjeron esclerocios, 51 fueron L y solo uno fue S, siendo este último no aflatoxigénico. El número de esclerocios correlacionó positivamente con la producción de aflatoxina B1 , mientras que el tamaño lo hizo de manera negativa. Las secuencias del gen CaM corroboraron que los aislados pertenecen al clado A. flavus y la alta similitud nucleotídica (99,4% a 100%) reveló casi nula diversidad genética en esta región. No se observaron diferencias en la proporción de aislados entre campañas agrícolas estudiadas ni distritos agroclimáticos. Esta investigación reveló características de las poblaciones de hongos en esta región agrícola del norte argentino.