Mycotoxins are toxic secondary metabolites produced by fungi. They can be present in where agricultural-based commodities are contaminated with toxigenic fungi. These mycotoxins cause various toxicoses in human and livestock when consumed. Small grains including corn, barley, rice or wheat are frequently contaminated with mycotoxins due to infection mainly by toxigenic Fusarium species and/or under environment favorable to fungal growth. One of the most well-known Fusarium toxin groups in cereals is trichothecenes consisting of many toxic compounds. Deoxynivalenol (DON), nivalenol (NIV), T-2 toxin, and various derivatives belong to this group. Zearalenone and fumonisin (FB) are also frequently produced by many species of the same genus. In order to monitor Korean cereals for contamination with Fusarium and other mycotoxigenic fungal species as well, barley, corn, maize, rice grains, and soybean were collected from fields at harvest or during storage for several years. The fungal colonies outgrown from the grain samples were identified based on morphological and molecular characteristics. Trichothecene chemotypes of Fusarium species or presence of FB biosynthetic gene were determined using respective diagnostic PCR to predict possible toxin production. Heavy grain contamination with fungi was detected in barley, rice and wheat. Predominant fungal genus of barley and wheat was Alternaria (up to 90%) while that of rice was Fusarium (~40%). Epicoccum also appeared frequently in barley, rice and wheat. While frequency of Fusarium species in barley and wheat was less than 20%, the genus mainly consisted of Fusarium graminearum species complex (FGSC) which known to be head blight pathogen and mycotoxin producer. Fusarium composition of rice was more diverse as FGSC, Fusarium incarnatum-equiseti species complex (FIESC), and Fusarium fujikuroi species complex (FFSC) appeared all at considerable frequencies. Prevalent fungal species of corn was FFSC (~50%), followed by FGSC (<30%). Most of FFSC isolates of corn tested appeared to be FB producer. In corn, Fusarium graminearum and DON chemotype dominate within FGSC, which was different from other cereals. Soybeans were contaminated with fungi less than other crops and Cercospora, Cladosporium, Alternaria, Fusarium etc. were detected at low frequencies (up to 14%). Other toxigenic species such as Aspergillus and Penicillium were irregularly detected at very low frequencies. Multi-year survey of small grains revealed dominant fungal species of Korea (barley, rice and wheat) is Fusarium asiaticum having NIV chemotype.
Recently, the Fusarium genus has been narrowed based upon phylogenetic analyses and a Fusarium-like clade was adopted. The few species of the Fusarium-like clade were moved to new, re-installed or existing genera or provisionally retained as "Fusarium." Only a limited number of reference strains and DNA marker sequences are available for this clade and not much is known about its actual species diversity. Here, we report six strains, preserved by the Belgian fungal culture collection BCCM/IHEM as a Fusarium species, that belong to the Fusarium-like clade. They showed a slow growth and produced pionnotes, typical morphological characteristics of many Fusarium-like species. Multilocus sequencing with comparative sequence analyses in GenBank and phylogenetic analyses, using reference sequences of type material, confirmed that they were indeed member of the Fusarium-like clade. One strain was identified as "Fusarium" ciliatum whereas another strain was identified as Fusicolla merismoides. The four remaining strains were shown to represent a unique phylogenetic lineage in the Fusarium-like clade and were also found morphologically distinct from other members of the Fusarium-like clade. Based upon phylogenetic considerations, a new genus, Pseudofusicolla gen. nov., and a new species, Pseudofusicolla belgica sp. nov., were installed for this lineage. A formal description is provided in this study. Additional sampling will be required to gather isolates other than the historical strains presented in the present study as well as to further reveal the actual species diversity in the Fusarium-like clade.
Walftor Bin Dumin;You-Kyoung Han;Jong-Han Park;Yeoung-Seuk Bae;Chang-Gi Back
농업과학연구
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제49권1호
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pp.121-128
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2022
Fusarium wilt disease caused by Fusarium species is a major problem affecting cultivated cucurbit plants worldwide. Fusarium species are well-known soil-borne pathogenic fungi that cause Fusarium wilt disease in several cucurbit plants. In this study, we aimed to identify and classify pathogenic Fusarium species from cultivated Korean cucurbit plants, specifically watermelon and cucumber. Thirty-six Fusarium isolates from different regions of Korea were obtained from the National Institute of Horticulture and Herbal Science Germplasm collection. Each isolate was morphologically and molecularly identified using an internal transcribed spacer of ribosomal DNA, elongation factor-1α, and the beta-tubulin gene marker sequence. Fusarium species that infect the cucurbit plant family could be divided into three groups: Fusarium oxysporum (F. oxysporum), Fusarium solani (F. solani), and Fusarium equiseti (F. equieti). Among the 36 isolates examined, six were non-pathogenic (F. equiseti: 15-127, F. oxysporum: 14-129, 17-557, 17-559, 18-369, F. solani: 12-155), whereas 30 isolates were pathogenic. Five of the F. solani isolates (11-117, 14-130, 17-554, 17-555, 17-556) were found to be highly pathogenic to both watermelon and cucumber plants, posing a great threat to cucurbit production in Korea. The identification of several isolates of F. equiseti and F. oxysporum, which are both highly pathogenic to bottle gourd, may indicate waning resistance to Fusarium species infection.
2014년부터 2016년까지 국내 콩 재배 포장에서 시들음 증상을 보이는 시료에서 진균을 분리한 결과, Fusarium spp., Colletotrichum spp., Rhizoctonia spp., Macrophomina sp., Phytophthora spp., Calonectria ilicicola가 분리되었고, Fusarium균이 79.1%로 가장 많이 분리되었다. 53개의 Fusarium균을 균학적 특성에 의해 동정한 결과, F. solani, F. oxysporum, F. graminearum, F. fujikuroi 등 4개의 종 복합체(species complex)로 동정되었다. 염기서열분석을 통한 종 동정을 위해 translation elongation factor 1 alpha (TEF) 유전자 부위를 계통분석한 결과, F. solani, F. oxysporum, F. commune, F. asiaticum, F. fujikuroi 등 5종으로 확인되었다. 44개 Fusarium균주의 병원성을 확인하기 위하여 콩 3개 품종을 대상으로 유묘 침지 접종한 결과, F. asiaticum은 병원성이 없거나 미미한 것으로 나타났다. 병원성이 있는 10개 균주를 선발하여 기주범위를 조사한 결과, F. solani, F. oxysporum, F. commune은 콩에만 병원성이 있었고, F. fujikuroi는 콩, 강낭콩, 황동부콩, 흑동부콩 및 팥에 병원성을 보였다. 또한 13개 콩 품종을 대상으로 저항성 검정을 수행한 결과, F. commune과 F. fujikuroi는 모든 품종에 병을 일으켰다. 장기콩, 풍산나물콩, 소청자콩은 Fusarium에 의한 시들음병에 비교적 저항성이 것으로 나타났고, 황금올콩, 참올콩은 감수성 품종으로 확인되었다.
Yingying Liu;Xuena Wei;Feng Chang;Na Yu;Changhong Guo;Hongsheng Cai
The Plant Pathology Journal
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제39권6호
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pp.575-583
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2023
Fusarium root rot is an increasingly severe problem in soybean cultivation. Although several Fusarium species have been reported to infect soybean roots in Heilongjiang province, their frequency and aggressiveness have not been systematically quantified in the region. This study aimed to investigate the diversity and distribution of Fusarium species that cause soybean root rot in Heilongjiang province over two years. A total of 485 isolates belonging to nine Fusarium species were identified, with F. oxysporum and F. solani being the most prevalent. Pot experiments were conducted to examine the relative aggressiveness of different Fusarium species on soybean roots, revealing that F. oxysporum and F. solani were the most aggressive pathogens, causing the most severe root rot symptoms. The study also assessed the susceptibility of different soybean cultivars to Fusarium root rot caused by F. oxysporum and F. solani. The results indicated that the soybean cultivar DN51 exhibited the most resistance to both pathogens, indicating that it may possess genetic traits that make it less susceptible to Fusarium root rot. These findings provide valuable insights into the diversity and distribution of Fusarium species that cause soybean root rot and could facilitate the development of effective management strategies for this disease.
Ninety-two isolates of Fusarium species were obtained from Chinese corn samples. The predominant Fusarium species isolated from corn seeds were F. moniliforme, F. proliferatum, F. oxysporum and F. subglutinans, and all 13 species were identified. Each isolate was grown on autoclaved wheat grains and wheat cultures were fed by twenty-one-day-old female rats for the toxicity test. Twenty-six out of 92 isolates caused the death accompanying feed refusal, severe weight loss, liver damage, and hemorrhages in the stomach and intestines. Of the toxigenic isolates, 17 isolates of F. moniliforme, 4 of F. oxysporum, 3 of F. proliferatum, and one of each F. sporotrichioides and unknown species were lethal to rats. The analyses of fumonisin B1 production of the 26 toxigenic Fusarium isolates were carried out by thin layer chromatography and high-performance liquid chromatography, and fumonisin B1 was confirmed by mass spectrometry. Fumonisin B1 was produced in wheat culture at levels ranging from 280 $\mu\textrm{g}$/g to 3,952 $\mu\textrm{g}$/g by all of toxigenic F. moniliforme and F. proliferatum, but by none of the other toxigenic Fusarium species. The present results suggest the high possibility of natural occurrence of fumonisin B1 in corn samples imported from China.
Fusarium incarnatum-equiseti species complex (FIESC) contain over 40 members. The primer pair Smibo1FM/Semi1RM on the RPB2 partial gene has been reported to be able to identify Fusarium semitectum. The F. fujikuroi species complex (FFSC) contains more than 50 members. The F. verticillioides as a member of this complex can be identified by using VER1/VER2 primer pair on the CaM partial gene. In this research, the Smibo1FM/Semi1RM can amplify F. sulawesiense, F. hainanense, F. bubalinum, and F. tanahbumbuense, members of FIESC at 424 bp. The VER1/VER2 can amplify F. verticillioides, F. andiyazi, and F. pseudocircinatum, members of FFSC at 578 bp. Polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism by using the combination of three restriction enzymes EcoRV, MspI, and HpyAV can differentiate each species of FIESC used. The two restriction enzymes HpaII and NspI can distinguish each species of FFSC used. The proper identification process is required for pathogen control in the field in order to reduce crop yield loss.
병원성 Fusarium에 의한 아스파라거스 감염은 비병원성 Fusarium을 5일과 7일 전에 접종하였을 때 방제효과가 있었다. 비병원성 F. oxysporum은 F. moniliforme에 대하여 방제효과가 있었고, F. solani는 F. oxysproum에 대하여 방제효과가 있음이 밝혀졌다. 실험에 사용된 Fusarium 균들은 모두 주근과 측근의 말단 부위, 상처부위, 그리고 표피의 세포벽 사이를 통하여 감염하였다. 경우에 따라 감염하는 동안 appressorium과 유사한 구조를 형성하기도 하였고, 직접 감염하는 경우도 있었다. 병원성 그리고 비병원성 Fusarium 균 모두 공통적으로 생장점 부위를 통하여 감염하였다. 병원성이 강한 Fusarium 균의 경우 비병원성 균들보다 감염의 속도가 빨랐고 더욱 생장이 왕성하였다. F. solani는 생장속도나 기주 조직 침입속도가 매우 느렸다. 기주 감염의 결과 처음에는 cortical rot을 유발시켰고 나중에는 tracheary elements를 감염하고 결국은 조직의 괴사를 유발하는 것이 관찰되었다. 비병원성 F. oxysporum은 표피조직에 두터운 균사층을 형성하였고, 이는 병원성 Fusarium 균에 대한 방제효과를 나타내는 원인을 제공한 것으로 여겨진다. F. solani는 측근의 생성을 촉진시켜 표면적을 증대시킨 것으로 여겨진다. 결론적으로 AVFO와 F. solani를 이용하여 아스파라거스에 발생하는 병원성 Fusarium균의 침입을 저지할 수 있는 생물적 방제가 가능함이 밝혀졌다.
벼 붉은곰팡이병에 대한 품종별 반응과 기상조건에 따른 감염영향을 알아보기 위하여 장려품종 재배포장의 기상자료와 수확한 벼의 이병립율과 Fusarium 균을 동정하였다. 출수개화 전인 7월 하순부터 등숙기인 9월말까지의 평균기온이 수확후 산물벼의 이병립율에 크게 영향을 주었으며, 평균기온이 비슷한 2010년과 2013년에는 같은 기간의 누적강우량, 누적 강우일수, 2일 이상 강우지속횟수와 관련이 있었다. 2010년과 2013년에 수확한 벼에서 Fusarium 균의 종복합체별 분리비율은 FGSC에 대해 각각 57%과 45%, FIESC에 대해 35%과 50%, FFSC에 대해 8%과 5%이었다. FGSC와 FFSC의 분포비율은 2010년이 2013년에 비해 높았다. Fusarium 균의 자연감염에 대한 품종반응은 26개 장려품종 중 미향 품종만이 FGSC 자연감염에 대한 저항성을 보였으며, 남평, 하이아미, 영호진미 품종은 총 Fusarium 병원균의 자연감염에 대하여 전반적인 저항성을 보였다. 그 밖의 대부분의 장려품종은 저항성 또는 감수성으로 구분할 수 없었다. 본 연구결과는 Fusarium 균 자연감염에 대한 저항성과 감수성을 판단하는 기초자료로서 의의가 있다.
동양란에 썩음병을 일으키는 병원균을 분리하여 동정하였다. 병원균은 배양학적으로나 형태학적으로 Fusarium 속의 특성을 지니고 있었고, PCR 기법을 사용한 18S rRNA 염기서열을 분석결과 Fusarium 속의 균류와 매우 높은 유사도를 보였다. 계통학적 분석결과, 본 균주는 Fusarium sp. LP-A2/3(AF548314)과 가장 근접한 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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