Microbial confrontations trigger broad array synthesis of human-toxic secondary metabolites

Abstract

Microbial Biological Control Agents (MBCAs) offer sustainable crop protection alternatives. Competition for ecological niches is mediated by secondary metabolites (SMs), which can be altered by other microbes into toxic cocktails, affecting various taxa, including humans. This study analyzed confrontations between the maize pathogen C. graminicola, biocontrol B. amyloliquefaciens, and the saprophyte A. nidulans. Transcriptomics revealed 69% and 86% SMBGC deregulation in C. graminicola under confrontations with B. amyloliquefaciens and A. nidulans. LC-MS/MS identified 1,738 and 1,466 novel features, including compounds putatively toxic to humans. Further, confrontations between A. nidulans and various biocontrol species showed 31%, 59%, and 74% SMBGC deregulation. Metabolomics revealed confrontation specific SMs, and cytotoxicity studies showed reduced human cell viability from confrontation-derived SMs. These findings highlight the need for safer, more effective biocontrol strategies.

Mikrobielle biologische Pflanzenschutzmittel (MBCAs) bieten nachhaltige Alternativen zum herkömmlichen Pflanzenschutz. Der Wettbewerb um ökologische Nischen wird durch sekundäre Metaboliten (SMs) bestimmt, die von Mikroben modifiziert und in toxische Mischungen umgewandelt werden können. Diese Studie analysierte Konfrontationen zwischen C. graminicola, B. amyloliquefaciens und A. nidulans. Transkriptomik zeigte eine 69%ige und 86%ige Deregulierung von SMBGCs in C. graminicola gegenüber B. amyloliquefaciens und A. nidulans. LC-MS/MS identifizierte 1.738 und 1.466 neue Merkmale, darunter potenziell toxische Verbindungen. In A. nidulans führten biokontrollierende Konfrontationen zu einer 31%-, 59%- und 74%-igen SMBGCs Deregulierung. Metabolomische Analyse ergab konfrontationsspezifische SMs, und Zytotoxizitätsstudien belegten eine verringerte Zellviabilität durch Konfrontations-SMs. Diese Ergebnisse verdeutlichen den Bedarf an sicheren und wirksamen Biokontrollstrategien im Pflanzenschutz.