THE SUPPORT OF GENE EXPRESSION IN UNDERSTANDING SECONDARY METABOLITE PRODUCTION AND ECOLOGY IN FUSARIUM VERTICILLIOIDES

The main topic of this PhD thesis is F. verticillioides secondary metabolism, with regard to fumonisin B (FB), fumonisin A (FA), fumonisin C (FC) and bikaverin biosynthetic pathways and production and masking, studied in relation to fungal ecology. What we found is that water activity (aw) has a more significant effect than temperature on F. verticillioides secondary metabolism. Moreover bikaverin production and BIK1 expression are influenced by aw in the same way as FB production and FUM gene expression respectively. High aw levels favour FUM gene expression and allow the highest synthesis of FB, FA and FC. Incubation time is also critical for FB production both for F. verticillioides and F. proliferatum: the general trend is that FB, FA and FC production increases with time, up to 30 days, period after which differences can be noticed between F. verticillioides and F. proliferatum. As regard masked fumonisins, they are recovered in F. verticillioides and also F. proliferatum cultures, furthermore no synthesis is observed on cultures grown on synthetic medium, but only in those grown on maize-based substrates.

Il tema principale di questa tesi di dottorato verte sul metabolismo secondario di F. verticillioides, con particolare interesse alla via biosintetica, produzione e mascheramento delle fumonisine B (FB), fumonisine A (FA), fumonisine C (FC) e bikaverina, studiati in relazione all’ecologia fungina. E’ stato osservato che l’acqua libera (aw) esercita un effetto significativo maggiore rispetto alla temperatura sul metabolismo secondario di F. verticillioides. Alti valori di aw favoriscono l’espressione dei geni FUM ed una maggiore sintesi delle FB, FA e FC. Inoltre la produzione di bikaverina e l’espressione di BIK1 sono influenzate dall’ aw nello stesso modo che la produzione di FB e l’espressione dei geni FUM. Anche il tempo di incubazione è un fattore critico per la produzione di FB in F. verticillioides, così come per F. proliferatum: la produzione di FB, FA e FC aumenta nel tempo fino a 30 giorni, periodo dopo il quale si notano differenze tra le due specie fungine. Riguardo le fumonisine nascoste, queste sono state ritrovate in colture sia di F. verticillioides che di F. proliferatum. Non è stata registrata sintesi alcuna in colture cresciute su substrato di crescita sintetico, ma al contrario solo su colture cresciute su substrato a base di mais.