Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-378
Main Title: Moniliforminbildung von Fusarium-Arten unter definierten Bedingungen
Translated Title: Moniliformin production of Fusarium species under defined conditions
Author(s): Schütt, Frank
Advisor(s): Nirenberg, Helgard Ilse
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Die vorliegende Untersuchung führte zu wesentlichen Erkenntnissen im Bereich der in vitro und der in vivo Moniliforminbildung von Fusarium-Arten. Bei 16 von 25 bislang als moniliforminbildend charakterisierten Arten konnte das Potential zur Moniliforminproduktion bestätigt werden. Zudem wurde das Mykotoxin bei 17 weiteren Arten, u.a. aus der Sektion Lateritium, nachgewiesen. Bei neun bisher als moniliforminbildend beschriebenen Arten muß das Potential zur Bildung dieses Mykotoxins hingegen stark angezweifelt bzw. ausgeschlossen werden. Die besondere Eignung der sog. Agar-Plug-Methode zum Nachweis der Moniliforminbildung wurde sowohl hinsichtlich des Zeitaufwandes und der Kosten als auch der Sensitivität bewiesen. Über die bloße Feststellung des Moniliformin-Bildungspotentials hinaus, wurde die Artspezifität der Moniliforminbildung überprüft. Dazu wurde untersucht, ob Zusammenhänge zwischen der Moniliforminproduktion einerseits und dem Kulturzustand, der geographischen Herkunft, dem natürlichen Substrat oder der phylogenetischen Stellung der Isolate andererseits erkannt werden können. Bei der großen Mehrzahl der Arten war es daraufhin möglich, das Potential zur Moniliforminbildung als spezifisch zu beurteilen oder es konnte ausgeschlossen werden. Auf der Grundlage der Artspezifität der Mykotoxinbildung konnte gezeigt werden, daß Moniliformin als chemotaxonomisches Merkmal zur Differenzierung von Fusarium-Arten geeignet ist. Darüber hinaus war es nötig, die ursprüngliche taxonomische Einordnung verschiedener Isolate auf der Grundlage einer unerwarteten Moniliforminproduktion zu hinterfragen. Eine nachfolgende molekularbiologische Untersuchung offenbarte Übereinstimmungen zwischen Moniliformin-Bildungspotential und Phylogenie. Ausgehend von den Resultaten zum Moniliformin-Bildungspotential war es möglich, Risikoabschätzungen zur natürlichen Moniliforminbelastung von unterschiedlichen Agrarerzeugnissen vorzunehmen, die regional oder weltweit zu den Grundnahrungsmitteln zählen. Diese grundsätzlichen Risikoabschätzungen konnten durch die Untersuchung des Einflusses verschiedener Parameter auf die Moniliforminbildung von F. avenaceum an Durum-Weizen unter in vivo Bedingungen erweitert und präzisiert werden. Der Infektionsweg hatte den mit Abstand größten Einfluß auf den Moniliformingehalt der Körner. Während die nach Halmbasisinfektion nachgewiesenen Moniliformingehalte lediglich die Möglichkeit eines Transportes dieses Mykotoxins innerhalb der Pflanze demonstrierten, besteht die Möglichkeit, daß die nach Blüteninfektion festgestellten, höheren Konzentrationen relevant für die menschliche oder tierische Gesundheit sind. Nach Blüteninfektion erwies sich die Temperatur als der bedeutsamste Parameter. Unter mediterranen Bedingungen wurden grundsätzlich höhere Moniliforminkonzentrationen als unter gemäßigten Bedingungen festgestellt. Unter mediterranen Bedingungen hatte auch der Pilzstamm den größten Einfluß auf die Moniliforminbildung. Eine geringe, nicht signifikante Wirkung auf die Moniliforminbildung resultierte dagegen in der vorliegenden Untersuchung aus der Fungizidbehandlung. Zwischen der Moniliforminkonzentration und der bonitierten Befallsstärke der Körner wurde eine hohe Korrelation nachgewiesen. Diese könnte genutzt werden, um zukünftig Verdachtsproben für eine nachfolgende Mykotoxinanalytik zu ermitteln. Darüber hinaus wird erörtert, in wie weit derartige Korrelationen zur Klärung der biologischen Bedeutung der Mykotoxinbildung dienen können.
This thesis covers the in vitro and in vivo moniliformin production of Fusarium species. The moniliformin production of 16 of 25 Fusarium species studied, which were already known moniliformin producers, could be confirmed. Moreover the mycotoxin was detected in 17 additional Fusarium species. The moniliformin production of 9 species, which were described as moniliformin producers in literature, could not be confirmed. It was shown that the agar-plug-method is very useful in terms of time expense, costs and sensitivity. It was not only tested whether a certain strain has the ability to produce moniliformin, but also whether the production is strain- or species-specific. Therefore, the influence of the cultural state, the geographical origin, the natural substrate and the phylogenetic position on the moniliformin production of each strain was studied. Consequently, for the majority of the species it was possible to assess the moniliformin production as species-specific or to reject a Fusarium species as a moniliformin producer. Only in some species the moniliformin production seemed to be strain specific. It was shown that moniliformin is frequently a helpful tool to differentiate Fusarium species. Furthermore, it was necessary to reassess the taxonomic position of several Fusarium species because of an unexpected moniliformin production. A genetical study using ribosomal DNA sequences revealed that the moniliformin production often agrees with the phylogeny of Fusarium species. The ability of Fusarium species to produce moniliformin was used to assess the risk of a natural moniliformin contamination of different crops with regional or worldwide importance for human nutrition. These general risk assessments were further explored by studying the influence of different parameters on the moniliformin production of F. avenaceum on durum-wheat under in vivo conditions. The method of infection had by far the biggest effect on the moniliformin amounts of kernels. The very low moniliformin kernel concentrations after stalk infection were interesting only insofar as they demonstrated the possibility of a transport of the mycotoxin from the stalk into the kernel, but seemed to be of no significance for human or animal health. In contrast, the considerably higher amounts of moniliformin after blossom infection could be relevant for human or animal health. In the case of blossom infection, the temperature conditions had the biggest influence on moniliformin production. Under mediterranean temperature conditions generally more moniliformin was produced than under temperate conditions. Under mediterranean temperature conditions different F. avenaceum strains showed strongly different levels of moniliformin production. The application of a fungicide resulted in a low, insignificant influence on moniliformin production. A strong correlation was found between the amount of moniliformin and the visually observable infection status of the kernels. This correlation could be used in the future to select infected looking grain samples for a mycotoxin analysis. Furthermore, it is discussed whether correlations of this type are helpful to explain the biological causes for mycotoxin production.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-2809
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/675
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-378
Exam Date: 19-Apr-2001
Issue Date: 6-Sep-2001
Date Available: 6-Sep-2001
DDC Class: 500 Naturwissenschaften und Mathematik
Subject(s): Agar-Plug-Methode
In vitro
In vivo
Mykotoxin
Phylogenie
Agar-plug-method
In vitro
In vivo
Mycotoxin
Phylogeny
Usage rights: Terms of German Copyright Law
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