مجله بیوتکنولوژی کشاورزی

مجله بیوتکنولوژی کشاورزی

اثرات ترکیبی فیلتراسیون Ganoderma lucidum و بی‌کربنات سدیم بر رشد و Aspergillus niger تولیدکننده فومونیزین B2 جداشده از دانه‌های لوبیا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
نرجس کاظم فرهود 1
عبدالامیر س. سعدون 2
1 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه القادسیه، الدیوانیه، عراق.
2 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه القادسیه، الدیوانیه، عراق
10.22103/jab.2026.27316.1931
چکیده
هدف: آلودگی مواد غذایی به مایکوتوکسین‌ها یکی از خطرات جدی برای سلامت انسان محسوب می‌شود. تاکنون بیش از 400 نوع مایکوتوکسین در محصولات غذایی و کشاورزی گزارش شده است. هدف این پژوهش بررسی اثرات ترکیبی فیلتراسیون قارچ Ganoderma lucidum و بی‌کربنات سدیم بر رشد قارچ Aspergillus niger تولیدکننده فومونیزین B2 بود تا راهبردی تلفیقی برای کنترل قارچ‌های توکسین‌زا در حبوبات انبارشده ارائه شود.
مواد و روش‌ها: جدایه‌های قارچی از دانه‌های لوبیا جمع‌آوری‌شده از فروشگاه‌ها و بازارهای محلی استان دیوانیه عراق به دست آمدند. شناسایی قارچ‌ها با استفاده از ویژگی‌های ریخت‌شناسی و روش‌های مولکولی از جمله PCR انجام شد. در ابتدا خصوصیات ماکروسکوپی و میکروسکوپی جدایه‌ها بررسی گردید. DNA ژنومی از جدایه‌های Aspergillus niger استخراج شد و برای تأیید شناسایی این گونه از کیت Maxime™ PCR PreMix (i-Taq) استفاده شد. اثر بازدارندگی فیلتراسیون Ganoderma lucidum بر رشد شعاعی قارچ توکسین‌زای A. niger با استفاده از روش غذای مسموم (Poisoned Food Technique) ارزیابی گردید. برای بررسی اثر بی‌کربنات سدیم، سه غلظت 10، 20 و 30 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر تهیه و به محیط کشت PDA افزوده شد. همچنین اثر ترکیبی فیلتراسیون G. lucidum و بی‌کربنات سدیم بر وزن خشک A. niger با افزودن سه غلظت از هر یک به محیط کشت مایع PDB مورد مطالعه قرار گرفت.
نتایج: مقادیر فومونیزین B2 در نمونه‌های مورد بررسی به‌ترتیب 6/112 و 7/8 قسمت در میلیارد (ppb) گزارش شد. رشد و سمیت A. niger به‌صورت زیستی توسط فیلتراسیون Ganoderma lucidum مهار گردید. این تیمار باعث کاهش 8/69 درصدی رشد قارچ در محیط جامد و 34/55 درصدی در محیط مایع شد. تیمار شیمیایی با بی‌کربنات سدیم نیز موجب کاهش 42/49 درصدی زیست‌توده خشک قارچ در محیط مایع و 4/71 درصدی رشد شعاعی در محیط جامد گردید. تیمار ترکیبی هر دو عامل بیشترین مهار را بر A. niger نشان داد و پتانسیل استفاده همزمان از روش‌های کنترل زیستی و شیمیایی را آشکار ساخت.
نتیجه‌گیری: نتایج این مطالعه نشان داد که فیلتراسیون Ganoderma lucidum و بی‌کربنات سدیم، چه به‌صورت منفرد و چه به‌صورت ترکیبی، قادر به مهار رشد و کاهش زیست‌توده Aspergillus niger تولیدکننده فومونیزین B2 در شرایط آزمایشگاهی هستند. با این حال، میزان تولید فومونیزین B2 پس از اعمال تیمارها اندازه‌گیری نشد؛ بنابراین نمی‌توان ارتباط مستقیمی بین مهار رشد قارچ و کاهش تولید سم را تأیید کرد. این یافته‌ها پتانسیل این ترکیبات را به‌عنوان عوامل ضدقارچی در شرایط آزمایشگاهی نشان می‌دهد، اما انجام مطالعات تکمیلی شامل ارزیابی ایمنی، بررسی مکانیسم اثر و آزمون در سامانه‌های واقعی غذایی ضروری است.
کلیدواژه‌ها
بی‌کربنات سدیم
فومونیزین B2
کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC)
Aspergillus niger
Ganoderma lucidum

عنوان مقاله English

Combined effects of Ganoderma lucidum filtrate and sodium bicarbonate on the growth and Fumonisin B2 producing Aspergillus niger isolated from bean grains

نویسندگان English

Narjis Kadhim Farhood 1
Abdul Amir S. Saadon 2
1 Department of Biology, College of Science, University of Al-Qadisiyah, Al-Diwaniyah, Iraq
2 Department of Biology, College of Science, University of Al-Qadisiyah, Al-Diwaniyah, Iraq
چکیده English

Objective
Contamination of food products with mycotoxins represents a serious risk to human health. More than 400 mycotoxins have been reported in food and agriculture products. This research aimed to investigate the combined effects of G. lucidum filtrate and sodium bicarbonate on fungal growth and fumonisin B2-producing A. niger, providing a potential integrated strategy for controlling toxigenic fungi in stored legumes.
Materials and methods
Bean grain fungus isolates were gathered from retail outlets and local markets in Al-Diwaniyah Governorate, Iraq. Molecular approaches like PCR and morphology were used to isolate and identify fungal species. The macroscopic and microscopic aspects of fungal isolates were initially examined. Genomic DNA from Aspergillus niger isolates was extracted. To identify the isolated Aspergillus niger strain, the MaximeTM PCR PreMix (i-Taq) Kit was used. The Poisoned Food Technique was used to evaluate the inhibitory effect of Ganoderma lucidum filtrate on the radial growth of the toxigenic fungus Aspergillus niger. To evaluate the effect of sodium bicarbonate on the radial growth of Aspergillus niger, three concentrations of sodium bicarbonate 10, 20, and 30 mg/mL were prepared and incorporated into PDA medium. The combined impact of G. lucidum filtrate and sodium bicarbonate on A. niger's dry weight by adding three concentrations of each to PDB medium was studied.
Results
Fumonisin B2 was toxic at 112.6 ppb and 8.7 ppb. A. niger growth and toxicity were suppressed biologically using Ganoderma lucidum filtrate. Fungal growth was suppressed by 69.8% in solid medium and 55.34 percent in liquid media. The chemical treatment of sodium bicarbonate reduced fungal dry biomass by 49.42% in liquid culture and radial growth by 71.4 percent on solid media. The combination treatment inhibited A. niger combined, showing the potential of chemical and biological control techniques.
Conclusion
Overall, the results of this study showed that Ganoderma lucidum filtrate and sodium bicarbonate, individually and in combination, are able to inhibit the growth and reduce the biomass of fumonisin B2-producing Aspergillus niger in vitro. However, the amount of fumonisin B2 production was not examined after the treatments, and therefore a direct relationship between the inhibition of fungal growth and the reduction of toxin production cannot be confirmed. These findings indicate the potential of these compounds as antifungal agents in vitro and require further studies, including safety assessment, mechanism of action, and application in real food systems.

کلیدواژه‌ها English

Aspergillus niger
fumonisin B2
Ganoderma lucidum
HPLC
sodium bicarbonate
Cebadero-Domínguez, Ó., Ruiz-Moyano, S., Martín, A., & Martín-Tornero, E. (2025). Determination of fumonisins B1 and B2 in food matrices: Optimisation of a liquid chromatographic method with fluorescence detection. Toxins, 17(8), Article 391. https://doi.org/10.3390/toxins17080391
Davies, C. R., Wohlgemuth, F., Young, T., Violet, J., Dickinson, M., Sanders, J. W., Vallieres, C., & Avery, S. V. (2021). Evolving challenges and strategies for fungal control in the food supply chain. Fungal Biology Reviews, 36, 15–26. https://doi.org/10.1016/j.fbr.2021.01.003
Dixit, S. N., Tripathi, S. C., & Upadhyay, R. R. (1976). The antifungal substance of rose flowers (Rosa indica). Economic Botany, 30, 371–374. https://doi.org/10.1007/BF02904658
Fernandes, T. R., Segorbe, D., Prusky, D., & Di Pietro, A. (2017). How alkalinization drives fungal pathogenicity. PLOS Pathogens, 13(11), Article e1006621. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1006621
Frisvad, J. C., Smedsgaard, J., Samson, R. A., Larsen, T. O., & Thrane, U. (2007). Fumonisin B2 production by Aspergillus niger. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55(23), 9727–9732. https://doi.org/10.1021/jf0718906
Guo, T. R., Zeng, Q., Yang, G., Ye, S. S., Chen, Z. Y., Xie, S. Y., Wang, H., & Mo, Y. W. (2023). Isolation, identification, biological characteristics, and antifungal efficacy of sodium bicarbonate combined with natamycin on Aspergillus niger from Shengzhou nane (Prunus salicina var. taoxingli) fruit. Frontiers in Microbiology, 13, Article 1075033. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.1075033
Heleno, S. A., Ferreira, I. C. F. R., Esteves, A. P., Ćirić, A., Glamočlija, J., Martins, A., Soković, M., & Queiroz, M. J. R. P. (2013). Antimicrobial and demelanizing activity of Ganoderma lucidum extract, p-hydroxybenzoic and cinnamic acids and their synthetic acetylated glucuronide methyl esters. Food and Chemical Toxicology, 58, 95–100. https://doi.org/10.1016/j.fct.2013.04.025
Heshmati, A., Zohrevand, T., Khaneghah, A. M., Mozaffari Nejad, A. S., & Sant’Ana, A. S. (2017). Co-occurrence of aflatoxins and ochratoxin A in dried fruits in Iran: Dietary exposure risk assessment. Food and Chemical Toxicology, 106(Pt A), 202–208. https://doi.org/10.1016/j.fct.2017.05.046
Hussien, S. A., & Saadon, A. A. S. (2022). Isolation and identification of fungi contaminated with some local and imported chips and the possibility of controlling one of the toxin-producing fungi by using Pleurotus ostreatus filtrate and sodium bicarbonate treatments. International Journal of Health Sciences, 6(S3), 7791–7802. https://doi.org/10.53730/ijhs.v6nS3.7824
Khabiri, A., Toroghi, R., Mohammadabadi, M., & Tabatabaeizadeh, S. E. (2025). Whole genome sequencing and phylogenetic relative of a pure virulent Newcastle disease virus isolated from an outbreak in northeast Iran. Letters in Applied Microbiology, 78(4), Article ovaf049. https://doi.org/10.1093/lambio/ovaf049
Kizis, D., Vichou, A.-E., & Natskoulis, P. I. (2021). Recent advances in mycotoxin analysis and detection of mycotoxigenic fungi in grapes and derived products. Sustainability, 13(5), Article 2537. https://doi.org/10.3390/su13052537
Lyousfi, N., Letrib, C., Legrifi, I., Blenzar, A., El Khetabi, A., El Hamss, H., Belabess, Z., Barka, E. A., & Lahlali, R. (2022). Combination of sodium bicarbonate (SBC) with bacterial antagonists for the control of brown rot disease of fruit. Journal of Fungi, 8(6), Article 636. https://doi.org/10.3390/jof8060636
Meena, M., Swapnil, P., & Upadhyay, R. S. (2017). Isolation, characterization and toxicological potential of Alternaria-mycotoxins (TeA, AOH and AME) in different Alternaria species from various regions of India. Scientific Reports, 7(1), Article 8777. https://doi.org/10.1038/s41598-017-09138-9
Miastkowska, M., Michalczyk, A., Figacz, K., & Sikora, E.  (2020). Nanoformulations as a modern form of biofungicide. J Environ Health Sci Engineer, 18, 119-128. https://doi.org/10.1007/s40201-020-00445-4
Mohammadabadi, M. R., Shaikhaev, G. O., Sulimova, G. E., & Rahman, O. (2004). Detection of bovine leukemia virus proviral DNA in Yaroslavl, Mongolian, and Black Pied cattle by PCR. Cellular and Molecular Biology Letters, 9(4A), 766–768.
Mousa, M. A. A., Abo-Elyousr, K. A. M., Abdel Alal, A. M. K., & Alshareef, N. O. (2021). Management Fusarium wilt disease in tomato by combinations of Bacillus amyloliquefaciens and peppermint oil. Agronomy, 11(12), Article 2536. https://doi.org/10.3390/agronomy11122536
Ņečajeva, J., Borodušķe, A., Nikolajeva, V., Seņkovs, M., Kalniņa, I., Roga, A., Skinderskis, E., & Fridmanis, D. (2023). Epiphytic and endophytic fungi colonizing seeds of two Poaceae weed species and Fusarium spp. seed degradation potential in vitro. Microorganisms, 11(1), Article 184. https://doi.org/10.3390/microorganisms11010184
Nielsen, K. F., Mogensen, J. M., Johansen, M., Larsen, T. O., & Frisvad, J. C. (2009). Review of secondary metabolites and mycotoxins from the Aspergillus niger group. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 395(5), 1225–1242. https://doi.org/10.1007/s00216-009-3081-5
Palumbo, J. D., O’Keeffe, T. L., & McGarvey, J. A. (2011). Incidence of fumonisin B2 production within Aspergillus section Nigri populations isolated from California raisins. Journal of Food Protection, 74(4), 672–675. https://doi.org/10.4315/0362-028X.JFP-10-412
Perrone, G., Susca, A., Cozzi, G., Ehrlich, K., Varga, J., Frisvad, J. C., Meijer, M., Noonim, P., Mahakarnchanakul, W., & Samson, R. A. (2007). Biodiversity of Aspergillus species in some important agricultural products. Studies in Mycology, 59, 53–66. https://doi.org/10.3114/sim.2007.59.07
Pinto, E., Pina-Vaz, C., Salgueiro, L., Gonçalves, M. J., Costa-de-Oliveira, S., Cavaleiro, C., Palmeira, A., Rodrigues, A., & Martinez-de-Oliveira, J. (2006). Antifungal activity of the essential oil of Thymus pulegioides on Candida, Aspergillus and dermatophyte species. Journal of Medical Microbiology, 55(Pt 10), 1367–1373. https://doi.org/10.1099/jmm.0.46443-0
Raja, H. A., Miller, A. N., Pearce, C. J., & Oberlies, N. H. (2017). Fungal identification using molecular tools: A primer for the natural products research community. Journal of Natural Products, 80(3), 756–770. https://doi.org/10.1021/acs.jnatprod.6b01085
Shahdadnejad, N., Mohammadabadi, M. R., & Shamsadini, M. (2016). Typing of Clostridium perfringens isolated from broiler chickens using multiplex PCR. Genetics in the Third Millennium, 14(4), 4368–4374.
Shephard, G. S. (2008). Impact of mycotoxins on human health in developing countries. Food Additives & Contaminants: Part A, 25(2), 146–151. https://doi.org/10.1080/02652030701567442
Susca, A., Proctor, R. H., Morelli, M., Haidukowski, M., Gallo, A., Logrieco, A. F., & Moretti, A. (2016). Variation in fumonisin and ochratoxin production associated with differences in biosynthetic gene content in Aspergillus niger and A. welwitschiae isolates from multiple crop and geographic origins. Frontiers in Microbiology, 7, Article 1412. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01412
Tamura, K., Stecher, G., Peterson, D., Filipski, A., & Kumar, S. (2013). MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis version 6.0. Molecular Biology and Evolution, 30(12), 2725–2729. https://doi.org/10.1093/molbev/mst197
Thapa, I., Pandey, A., Tiwari, S., & Awal, S. C. (2025). Evaluation of bioactive compounds, antioxidant activity, and anticancer potential of wild Ganoderma lucidum extracts from high-altitude regions of Nepal. Current Issues in Molecular Biology, 47(8), Article 624. https://doi.org/10.3390/cimb47080624
Umesha, S., Manukumar, H. M., & Raghava, S. (2016). A rapid method for isolation of genomic DNA from food-borne fungal pathogens. 3 Biotech, 6(2), Article 123. https://doi.org/10.1007/s13205-016-0436-4
Vilela, R. S., Pina-Martins, F., & Ventura, C. (2025). From food to humans: The toxicological effects of Alternaria mycotoxins in the liver and colon. Journal of Xenobiotics, 15(6), Article 205. https://doi.org/10.3390/jox15060205
Voss, K. A., Smith, G. W., & Haschek, W. M. (2007). Fumonisins: Toxicokinetics, mechanism of action and toxicity. Animal Feed Science and Technology, 137(3–4), 299–325. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2007.06.007
Wasser, S. P. (2011). Current findings, future trends, and unsolved problems in studies of medicinal mushrooms. Applied Microbiology and Biotechnology, 89(5), 1323–1332. https://doi.org/10.1007/s00253-010-3067-4
White, T. J., Bruns, T. D., Lee, S. B., & Taylor, J. W. (1990). Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics. In M. A. Innis, D. H. Gelfand, J. J. Sninsky, & T. J. White (Eds.), PCR protocols: A guide to methods and applications (pp. 315–322). Academic Press. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-372180-8.50042-1

Yimer, A. H., & Tarnawa, A. (2025). Advancing nutrient management strategies for sustainable crop productivity in a changing climate: A systematic review. The Scientific World Journal, 2025, Article 7101060. https://doi.org/10.1155/tswj/7101060

مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 18، شماره 4
زمستان 1405
صفحه 297-314