Aspergillus flavus infection and aflatoxin contamination of peanut. new tools for research on aspergillus flavus infection and aflatoxin contamination of peanut

Abstract

Under certain conditions Aspergillus plants and produce aflatoxin, one of the most highly carcinogenic natural substances known. An ongoing project seeks to reduce aflatoxin contamination of peanut (Arachis hypogae L.). This paper describes new research tools, which have been developed to reach this goal. A minirhizotron system was used to study root growth and drought resistance in relation to aflatoxin resistance. The minirhizotron was combined with a microvideo camera, which has an ultraviolet
light source to observe A. flavus infection using a strain of A. flavus that produces a green fluorescent protein (GFP). Fluorescence observed on roots, pods, and pegs decreased with time. Less than 5% of roots and pods observed with a minirhizotron fluoresced and less than 1% of pods or seeds cultured after harvest showed colonization by GFP A. flavus. Still, this technology provides an excellent tool for the study of infection pathways and A. flavus population development. To observe fluorescence at
higher resolution, peanut was grown in 20-L containers in a growth chamber to which clear acrylic cuvettes filled with soil and inoculated with GFP A. flavus was attached. Although mycelia fluoresced on some pegs, A. flavus populations appeared small and levels of fluorescence were low. In a subsequent experiment using the same pod cuvette culture system, flowering plants was sprayed with A. flavus spores suspended in water.
About 14 days after spraying the spore suspension on the flowers, A. flavus mycelia fluoresced on the surface of peanut flowers, but any fluorescence was observed in either excised ovules or in pegs excised before entering soil. Many minirhizotron images taken under ultraviolet illumination have little visible fluorescence. In order to quantify
fluorescence and to detect fluorescence in images having weak fluorescence, software was developed, QuaCos, to analyze the red-green-blue color values of pixels in digital images. These tools, applied in combination, offer great potential to improve the
understanding of how A. flavus attacks peanut, and how varieties and management methods might be developed to reduce risk of aflatoxin contamination.

Aspergillus flavus peut infecter les plantes et produire, dans certaines conditions, une substance naturelle cancérigène, l’aflatoxine. Des techniques ont été développées en vue de réduire la contamination des graines d’arachide (Arachis hypogae L.) par cette toxine.
L’étude de la croissance des racines et de la résistance à la sécheresse des plantes en relation avec la résistance à l’aflatoxine a été réalisée grâce à un minirhizotron couplé à une microcaméra utilisant une source lumineuse ultraviolette. Pour observer l’infection des plantes, une souche fluorescente d’A. flavus a été utilisée. La fluorescence produite
par les racines, les gousses et les gynophores ont diminué en fonction du temps. Moins de 5% des racines et des gousses observées à l’aide du minirhizotron ont été fluorescentes et moins de 1% des gousses ou des graines d’arachide mises en culture a été colonisée par la
souche fluorescente d’A. flavus. L’utilisation de ces outils a permis l’étude du processus d’infection des plantes et du développement des populations d’A. flavus. Pour observer la fluorescence à une forte résolution, des graines d’arachide ont été semées dans des containers auxquels ont été attachées des cuvettes acryliques transparentes contenant
du sol inoculé avec la souche fluorescente d’A. flavus. Du mycélium fluorescent a été observé chez quelques gynophores, mais les populations d’A. flavus sont demeurées faibles de même que les niveaux de fluorescence. Les mêmes cuvettes ont été utilisées dans une autre expérimentation au cours de laquelle les plantes d’arachide en floraison
ont été pulvérisées avec des spores d’A. flavus en suspension dans l’eau. 14 jours après pulvérisation, du mycélium fluorescent a été observé à la surface des fleurs, par contre aucune fluorescence n’a été observée aussi bien dans les ovules que dans les gynophores excisés. Plusieurs images obtenues à l’aide du minirhizotron ont montré une faible fluorescence. Pour déterminer et quantifier cette fluorescence, un logiciel, QuaCos, a été
développé pour analyser les valeurs des couleurs rouge-vert-bleu présentes dans ces images. L’utilisation de ces différentes techniques permet une meilleure compréhension du processus d’infection des gousses d’arachide par A. flavus, et permettra à terme la
mise au point de variétés résistantes et le développement d’une stratégie pour réduire le risque de contamination des arachides par l’aflatoxine.