Bugs may be causing a common crop mold to produce a deadly toxin / Gli insetti possono causare a un raccolto con muffa comune di produrre una tossina mortale

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

New research suggests insects are helping toxic versions of a fungal mold that plagues cornfields and other staple crops persist. / Una nuova ricerca suggerisce che gli insetti stanno aiutando le versioni tossiche di una muffa fungina che affligge i campi di mais e altre colture di base.

The poison known as aflatoxin that contaminates food supplies can delay children’s development and stunt their growth. It also causes liver cancer, and exposure to high enough concentrations can be fatal. The toxin is produced by a common mold, Aspergillus flavus, that grows on crops from rice and cereals to corn and nuts.

But only some of these molds produce the toxin. Now, researchers have shown that insects spur A. flavus to make aflatoxin, suggesting ways to keep it out of the world’s food supply.

“All in all this makes sense to me, and it’s what I would predict,” says Nancy Keller, a microbiologist at the University of Wisconsin in Madison who was not involved in the study. “It’s nice to have a solid piece of [research] out on this.”

In addition to its health effects, aflatoxin also makes its way to the farm animals that eat these crops, causing an estimated $270 million in agricultural losses per year in the United States alone. In developing countries, the cost is higher.

The toxin likely costs the fungus, too, in energy and nutrients. But because more than two-thirds of A. flavus molds produce aflatoxin, researchers reason the poison must help out the fungus in some way.

To find out why only some A. flavus make the aflatoxin, Mickey Drott, a plant pathologist at Cornell University, and colleagues looked to fruit flies. The flies and fungi use the same plants as breeding grounds and eat the same foods. The fly larvae also occasionally dine on the fungus. So, the researchers thought the insect might prompt the mold to make aflatoxin to protect itself and its food from the bugs.

In their initial experiments, Drott and colleagues confirmed that the poison appears to protect the mold against the insects: When they added aflatoxin to the fruit fly larvae’s food, the maggots died and the fungus flourished. But that fungal growth only happened when the larvae were around; when the larvae were absent, the fungus didn’t grow. Toxic versions of the fungus also grew more when the bugs were around than when they weren’t, the researchers report today in the Proceedings of the Royal Society B. And the fungus made more toxins when larvae were around than when they weren’t. All of this suggests that, when bugs are present, aflatoxin is, too, the team concludes.

Yet, fruit flies rarely interact with the fungus in the wild—pests like the corn earworm caterpillar are much bigger threats—so it’s unclear how applicable these results are to the real world, says Marko Rohlfs, an evolutionary ecologist at the University of Bremen in Germany who was not involved in the study. “We urgently need model systems mimicking field conditions.”

Still, says Drott, his work suggests “this [interaction with insects] is a direction that people should start looking” in regard to toxin control strategies. Among other methods, current biocontrol strategies against the mold involve dousing fields with the nontoxic version of the fungus, which would hypothetically leave no place for toxic A. flavus to colonize. But, Drott and his team’s work demonstrates potential control methods should pay attention to crop insects as well. 

ITALIANO

Il veleno noto come aflatossina che contamina le scorte alimentari può ritardare lo sviluppo dei bambini e ostacolare la loro crescita. Causa anche il cancro del fegato, e l'esposizione a concentrazioni sufficientemente elevate può essere fatale. La tossina è prodotta da una muffa comune, Aspergillus flavus, che cresce su colture da riso e cereali a mais e noci.

Ma solo alcune di queste muffe producono la tossina. Ora, i ricercatori hanno dimostrato che gli insetti stimolano A. flavus a produrre aflatossina, suggerendo modi per tenerlo fuori dalla riserva di cibo del mondo.

"Tutto questo ha senso per me, ed è quello che predirei", afferma Nancy Keller, una microbiologa dell'Università del Wisconsin a Madison che non è stata coinvolta nello studio. "È bello avere un solido pezzo di [ricerca] su questo."

Oltre ai suoi effetti sulla salute, l'aflatossina si fa strada anche verso gli animali della fattoria che mangiano queste colture, causando circa $ 270 milioni di perdite agricole all'anno negli Stati Uniti. Nei paesi in via di sviluppo, il costo è più alto.

La tossina probabilmente costa anche al fungo, in energia e sostanze nutritive. Ma poiché più di due terzi delle muffe di A. flavus producono aflatossina, i ricercatori ritengono che il veleno debba in qualche modo aiutare il fungo.

Per scoprire perché solo alcuni A. flavus producono l'aflatossina, Mickey Drott, un patologo vegetale presso la Cornell University, e colleghi hanno cercato di moscerini della frutta. Le mosche e i funghi usano le stesse piante come basi di riproduzione e mangiano gli stessi cibi. Le larve volano anche occasionalmente per nutrirsi del fungo. Quindi, i ricercatori hanno pensato che l'insetto potrebbe spingere la muffa a produrre l'aflatossina per proteggere se stessa e il suo cibo dagli insetti.

Durante i loro primi esperimenti, Drott e colleghi hanno confermato che il veleno sembra proteggere la muffa dagli insetti: quando hanno aggiunto aflatossina al cibo delle larve della mosca della frutta, i vermi sono morti e il fungo è fiorito. Ma quella crescita fungina avvenne solo quando le larve erano in giro; quando le larve erano assenti, il fungo non cresceva. Anche le versioni tossiche del fungo crescevano di più quando gli insetti erano in giro rispetto a quando non lo erano, i ricercatori riportano oggi negli Atti della Royal Society B. E il fungo produceva più tossine quando le larve erano in giro rispetto a quando non lo erano. Tutto ciò suggerisce che, quando sono presenti insetti, anche l'aflatossina è la conclusione logica della sua produzione.

Tuttavia, i moscerini della frutta interagiscono raramente con il fungo nei parassiti selvatici come il bruco del mannaro da mais sono minacce molto più grandi, quindi non è chiaro quanto questi risultati siano applicabili al mondo reale, dice Marko Rohlfs, un ecologista evolutivo dell'Università di Brema in Germania che non è stata coinvolta nello studio. "Abbiamo urgentemente bisogno di sistemi modello che simulino le condizioni del campo".

Eppure, dice Drott, il suo lavoro suggerisce "questa [interazione con gli insetti] è una direzione che le persone dovrebbero iniziare a guardare" riguardo alle strategie di controllo delle tossine. Tra gli altri metodi, le attuali strategie di biocontrollo contro la muffa coinvolgono spargimento nei campi con la versione non tossica del fungo, che ipoteticamente non lascerebbe alcun posto per A. flavus tossico per la sua colonizzazione. Ma Drott e il suo gruppo dimostrano che i potenziali metodi di controllo dovrebbero prestare attenzione anche agli insetti delle colture.

Da:

http://www.sciencemag.org/news/2017/12/bugs-may-be-causing-common-crop-mold-produce-deadly-toxin?utm_campaign=news_daily_2017-12-20&et_rid=344224141&et_cid=1746769