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Aspergillus flavus aflatoxin occurrence and expression of aflatoxin biosynthesis genes in soil

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The carcinogen aflatoxin B1 (AFB1) produced by Aspergillus flavus is a major food safety concern in crops. However, information on AFB1 occurrence in soil and crop residue is scarce. A series of experiments investigated the occurrence of AFB1 in soil and corn residues and ascertained the ecology of A. flavus in a Dundee silt loam soil. Samples of untilled soil (0-2 cm) and residues were collected in March 2007 from plots previously planted with a corn isoline containing the Bacillus thuringiensis (Bt) endotoxin gene or the parental non-Bt isoline. AFB1 levels were significantly different in various corn residues. The highest AFB1 levels were observed in cobs containing grain, with 145 and 275 ng·g-1 in Bt and non-Bt, respectively (P >= F = 0.001). Aflatoxin levels averaged 3.3 and 9.6 ng·g-1 in leaves and (or) stalks and cobs without grain, respectively. All soils had AFB1 ranging from 0.6 to 5.5 ng·g-1 with similar levels in plots from Bt and non-Bt corn. Based on cultural methods, soil contained from log10 3.1 to 4.5 A. flavus cfu·g-1 with about 60% of isolates producing aflatoxin. Laboratory experiments demonstrated that AFB1 is rapidly degraded in soil at 28 °C (half-life ≤ 5 days). The potential of the soil A. flavus to produce aflatoxins was confirmed by molecular methods. Transcription of 5 aflatoxin biosynthesis genes, including aflD, aflG, aflP, aflR, and aflS, were detected by reverse transcription - polymerase chain reaction analysis in soil. Although AFB1 appears to be transient in soils, it is clear that AFB1 is produced in surface soil in the presence of corn residues, as indicated by A. flavus cfu levels, AFB1 detection, and expression of aflatoxin biosynthetic genes.

L’aflatoxine B1 (AFB1), un cancérogène produit par Aspergillus flavus, constitue une préoccupation majeure pour la sécurité alimentaire des récoltes. Cependant, l’information qui concerne l’occurrence de l’AFB1 dans le sol et les résidus agricoles est insuffisante. Une série expériences a été réalisée pour déterminer l’occurrence de l’AFB1 dans le sol et des résidus agricoles, et pour étudier l’écologie de A. flavus dans le sol limoneux fin Dundee. Des échantillons de sol non travaillé (0-2 cm) et des résidus ont été récoltés en mars 2007 à partir de lots précédemment cultivés avec une lignée isogène de maïs contenant le gène de l’endotoxine de Bacillus thuringiensis (Bt) ou avec la lignée parentale isogène sans Bt. Les niveaux d’aflatoxine B1 étaient significativement différents d’un type de résidu de maïs à l’autre. Les niveaux d’AFB1 les plus élevés étaient observés dans les épis comportant des grains, à 145 et 275 ng·g-1, chez les échantillons avec Bt et sans Bt, respectivement (P >= F = 0,001). Les niveaux d’aflatoxine moyens des tiges et (ou) feuilles et des épis sans grains se situaient à 3,3 et 9,6 ng·g-1, respectivement. Tous les sols contenaient de 0,6 à 5,5 ng·g-1 d’AFB1, les niveaux étant similaires entre les parcelles cultivées avec du maïs avec ou sans Bt. En se fondant sur les méthodes de culture, le sol contenait de 3,1 à 4,5 (log10) ufc·g-1 de A. flavus dont 60 % des isolats produisaient de l’aflatoxine. Des expériences en laboratoire ont démontré que l’AFB1 est rapidement dégradée dans le sol à 28  °C (demi-vie ≤ 5 jours). Le potentiel de production d’aflatoxines de A. flavus présent dans le sol a été confirmé par des méthodes moléculaires. La transcription de 5 gènes de biosynthèse des aflatoxines dont aflD, aflG, aflP, aflR et aflS a été détectée par une analyse RT-PCR du sol. Malgré le fait que AFB1 semble transitoire dans les sols, il est clair que l’AFB1 est produite à la surface du sol en présence de résidus de maïs, tel qu’indiqué par le nombre d’ufc de A. flavus, la détection d’AFB1 et l’expression des gènes de biosynthèse d’aflatoxine.

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2008

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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