CC BY
77
УДК 633.13:632.4
Зараженность грибами и загрязнение микотоксинами зерна овса на Северо-Западе России в 2014 г.*
Т.Ю. ГАГКАЕВА,
ведущий научный сотрудник ВИЗР О.П. ГАВРИЛОВА, научный сотрудник e-mail: [email protected]
В последнее время значительно вырос интерес к овсу, зерно которого обладает высокой пищевой ценностью. Если раньше его рассматривали, в основном, как культуру фуражного назначения, то сейчас он все более востребован при производстве пищевой продукции, в том числе детского и здорового питания.
По данным Федеральной службы государственной статистики, в 2014 г посевные площади овса на Северо-Западе России составили 40,3 тыс. га. Больше половины этих посевов сосредоточено в Вологодской области (http://www.gks.ru/ wps/wcm/connect/rosstat_main/ rosstat/ru/statistics/publications/ catalog/doc_1265196018516).
Снижение урожая культуры и ухудшение его качества вызывает опасное и вредоносное заболевание - фузариоз зерна овса, возбудителями которого являются токси-ногенные грибы из р. Fusarium. На зараженность зерна и накопление микотоксинов влияют видовой состав патогенов, генотип растения-хозяина, сроки инфицирования и условия окружающей среды.
В 2014 г. провели оценку зараженности грибами р. Fusarium и загрязнения микотоксинами 56 образцов зерна овса, выращенного в Архангельской, Псковской (по 7 образцов), Вологодской (20), Ленинградской (12) и Новгородской (10 образцов) областях.
Из средней пробы исследуемого образца анализировали зараженность не менее 100 зерен. Их поверхностно стерилизовали 70 % раствором этанола в течение 1 минуты [3], затем тщательно отмывали стерильной водой и раскладывали на поверхность агаризованной кар-тофельно-сахарозной среды (КСА). Через 7-10 суток инкубации при 24°Сучитывали число зерен, на поверхности которых образовались колонии фузариевыхгрибов. Видовую идентификацию грибов р. Fusarium проводили с использованием определителя [5]. Общую зараженность образцов (%) грибами р. Fusarium определяли как отношение числа зараженных зерен к общему числу зерен, а зараженность зерна определенным видом Fusarium (%) - как отношение числа зараженных данным видом зерен к общему числу зерен. Долю (%) конкретного вида в комплексе фузариевых патогенов в каждом образце рассчитывали как отношение зараженных определенным видом Fusarium зерен к общему числу зараженных грибами р. Fusarium зерен.
Методом иммуноферментного
анализа (ИФА) в размолотом зерне выявляли микотоксины дезоксини-валенол (ДОН), зеараленон (ЗЕН) и Т-2/НТ-2. Для проведения ИФА применяли тест-системы российского производства (Фарматех). Измерение оптической плотности растворов проводили на спектрофотометре Multiskan FX (Thermo Fisher Scientific). В настоящее время в России установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) в зерне и продуктах его переработки для ДОН - 700-1000 мкг/кг, ЗЕН -100-200 мкг/кг и для Т-2/НТ-2 токсинов - 100 мкг/кг, в зависимости от вида используемой продукции (СанПиН 2.3.2.1078-01, 2002).
Зараженность фузариевыми грибами выявлена у 84 % образцов (фото 1-6). Средняя зараженность грибами р. Fusarium варьировала от 6,1 до 18,7 % (табл. 1). Максимальная зараженность зерна (64 %) выявлена в образцах из Череповецкого района Вологодской области (овес не сортовой, 2-я репродукция).
Видовой состав патогенов поверхностно стерилизованного зерна овса включал 9 видов р. Fusarium (табл. 2). Доля видов основных продуцентов ДОН и ЗЕН в среднем составляла 0,4 %, а Т-2/НТ-2 токсинов - 26,7 % от всех выявленных на зерне фузариевых грибов.
Основным представителем фу-зариевых грибов являлся вид F. poae - его доля в среднем составила 69,7 %. Относительно слабый
Таблица 1
Зараженность грибами р. Fusarium зерна овса на Северо-Западе России, 2014 г.
Область Число образцов (шт.)* Зараженность Fusarium spp. (%) Число выявленных видов р. Fusarium (шт.)
средняя диапазон
Архангельская 7/5 9,3 2-27 3
Вологодская 20/20 18,7 2-64 9
Ленинградская 12/8 6,1 1-26 6
Новгородская 10/7 17,5 5-56 3
Псковская 7/7 8,7 1-29 5
В среднем по региону 56/47 12,1 1-64 9
* Фото - на вкладке.
* В числителе — общее число образцов, в знаменателе ■ грибами р. Fusarium.
число образцов, зараженных
Таблица 2
Видовой состав грибов, вызывающих фузариоз зерна овса на Северо-Западе России
Виды грибов р. Fusarium (%)
Область F. anguioi-des F. avena-ceum F. gramine-arum F. incarna-tum F. langse-thiae F. poae F. sporo-trichioides F. subglu-tinans F. tricinc-tum
Архангельская 0 0 0 0 10,8 73,9 15,3 0 0
Вологодская 0,3 3,0 0,3 0,5 4,0 80,5 8,5 0 2,9
Ленинградская 1,4 0 0 0 5,5 47,8 42,5 1,4 1,4
Новгородская 0 3,4 0 0 0 88,0 8,6 0 0
Псковская 0 0 1,6 1,6 1,6 59,0 36,2 0 0
патоген F. poae, как правило, локализуется в цветковой пленке и не проникает глубоко внутрь зерновки. Этот гриб обычно с высокой частотой встречается на овсе и способен продуцировать трихотеценовый микотоксин ниваленол, содержание которого в зерне не нормировано [2]. Значительная зараженность F. poae снижает как кормовые, пищевые, так и семенные качества зерна.
В 2014 г впервые в Архангельской области обнаружен вид F. lang-sethiae (10,8 %). Изоляты этого вида были выявлены в образцах из Вельского района, граничащего с Вологодской областью, где он является типичным представителем фузари-евых грибов в зерне [1].
Низкая зараженность фузариевы-ми грибами не во всех случаях является показателем хорошего качества зерна. Если зерно после уборки хранится во влажном состоянии (валки, склады), в нем идет развитие возбудителей плесеней хранения (виды Penicillium, Aspergillus и др.), которые в таких условиях становятся конкурентоспособными, колонизируют зерновку и значительно снижают ее всхожесть (фото 7-9).
Например, при низкой зараженности фузариевыми грибами образцов из Кингисеппского и Воло-совского районов Ленинградской области, было выявлено значительное присутствие в зерне представителей родов Penicillium (21 %), Aspergillus (4 %), Mucoraceae (18 %) и бактерий (до 98 %). Эти образцы характеризовались низкой всхожестью зерна (24-36 %) с образова-
нием нежизнеспособных проростков. По всей видимости, это зерно хранили в неблагоприятных условиях, что привело к активному росту сапротрофных представителей ми-кобиоты и катастрофическому падению его качества. Несмотря на то, что жизнеспособность фузарие-вых грибов в таких условиях падает, в зерне остаются фузариотокси-ны, к которым добавляются токсичные метаболиты возбудителей плесеней хранения. Такое зерно не может быть использовано на семенные, кормовые, а тем более пищевые цели.
Исследованные образцы были контаминированы микотоксинами в различной степени (табл. 3). Превышение ПДК по анализируемым ми-котоксинам не выявлено только в зерне из Псковской области. Микотоксин ЗЕН обнаружен только в единичных пробах зерна из Архангельской и Псковской областей в невысоких количествах - 20-30 мкг/кг.
Т-2/НТ-2 токсины выявлены в 60,7 % образцов, но ПДК для этих
токсинов превышено в пяти образцах из Вологодской (Вологодский, Грязовецкий, Тотемский районы), Ленинградской (Ломоносовский район) и Новгородской областей (Шимский район). По нашим данным, за контаминацию зерна Т-2/НТ-2 токсинами в большей степени ответственен вид F. lang-sethiae - корреляция их суммарного содержания и зараженности зерна этим видом составила 0,51-0,7 при уровне значимости 95 %.
Микотоксин ДОН выявлен в 62,5 % образцов, его ПДК превышено только в двух образцах из Архангельской и Новгородской областей. Необычным было выявление высокого содержания ДОН (в 2-3 раза выше ПДК) в зерне сорта Скакун из Усть-янского района Архангельской области. Для этого региона не характерна высокая встречаемость грибов F. culmorum и F. graminearum, продуцирующих ДОН, и в данном образце они не были выявлены. Этот артефакт может быть объяснен тем, что семена этого сорта были при-
Таблица 3
Содержание микотоксинов в образцах овса на Северо-Западе России
Т—2/НТ—2 токсины ДОН
Область число образцов (шт.)* содержание (мкг/кг) число образцов (шт.)* содержание (мкг/кг)
среднее диапазон среднее диапазон
Архангельская 7/2 - 5-67 7/3 355 79-1990
Вологодская 20/16 39 4-186 20/12 58 49-256
Ленинградская 12/6 22 8-102 12/6 47 50-245
Новгородская 10/7 32 10-100 10/8 222 50-1159
Псковская 7/3 3 4-10 7/6 90 56-194
В среднем по региону 56/34 51 4-186 56/35 126 49-1990
* В числителе — общее число образцов, в знаменателе — число образцов, содержащих
микотоксины.
3 Защита и карантин растений № 8, 2015
обретены для посева в Московской области, где Г. си1тогит в зерне выявляется с высокой частотой. Согласно недавним исследованиям, водорастворимый микотоксин ДОН способен распространяться от зараженных семян и корневой системы до генеративных органов, даже если условия не способствовали продвижению патогена по тканям вегетирующего растения [4].
Выявленная значительная инфи-цированность зерна овса делает протравливание семян обязательным элементом технологии возделывания. По сравнению с другими зерновыми культурами корневая гниль на овсе менее вредоносное заболевание. Однако запас инфекции на посевном материале сказывается на качестве получаемого в дальнейшем урожая. Существенную угрозу урожаю может представлять запас более агрессивных токсинопродуцирующих видов из других регионов, особенно если складываются благоприятные для их развития условия.
Авторы выражают признательность сотрудникам лаборатории микотоксико-логии Всероссийского НИИ ветеринарной санитарии, гигиены и экологии А.А. Буркину и Г.П. Кононенко за помощь в проведении исследований, компании «Сингента» и филиалов Россельхоз-центра по Северо-Западному региону за помощь в сборе образцов зерна.
Исследования финансированы грантом Российского научного фонда (проект № 14-16-00072).
ЛИТЕРАТУРА
1. Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю. Фуза-риоз зерна на севере Нечерноземья и в Калининградской области в 2007-2008 гг. // Защита и карантин растений, 2010, № 2, с. 23-25.
2. Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П. Особенности поражения овса фузариозом (обзор) // Сельскохозяйственная биология, 2011, № 6, с. 3-10.
3. Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П., Левитин М.М., Новожилов К.В. Фузариоз зерновых культур // Приложение к журналу «Защита и карантин растений», 2011, № 5, 52 с.
4. Covarelli L., Beccari G., Steed A., Nicholson P. Colonization of soft wheat following infection of the stem base by
Fusarium culmorum and translocation of deoxynivalenol to the head // Plant Pathology, 2012, v. 61 (6), p. 1121-1129.
5. Gerlach W., Nirenberg H. The genus Fusarium - a Pictorial Atlas. Mitt. Biol. Bundesanst. Ld. Berlin, 1982, 406 p.
Аннотация. Приведены результаты изучения фузариоза зерна овса, выращенного на Северо-Западе России в 2014 г Проанализированы зараженность зерна, видовой состав грибов р. Fusarium и загрязненность микотоксинами дезок-синиваленол, зеараленон и Т-2/НТ-2. Выявлено, что 84 % образцов заражены различными видами Fusarium, фузарио-токсины выявлены в 61-63 % образцов.
Ключевые слова. Овес, грибы, Fusarium, микотоксины, Северо-Запад России.
Abstract. The objective of this study was to examine grain samples of oats harvested in 2014 on the North-Western region of Russia and to analyze Fusarium infection and mycotoxin (deoxynivalenol, zearalenone, T-2/HT-2) accumulation. In totally, Fusarium fungi were found in 84 %, mycotoxins detected in 61-63 % analyzed grain samples.
Keywords. Oats, fungi, Fusarium, mycotoxins, North-West of Russia.
Инновационные биотехнологии в развитии АПК
Научно-образовательная конференция молодых ученых под таким названием состоялась 26-28 мая в Краснодаре. Организовал ее Всероссийский НИИ биологической защиты при поддержке ФАНО, Открытого университета Сколково, Министерства образования и науки и Министерства сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности Краснодарского края, а также компаний-спонсоров АО «Щелково-Агрохим», ООО Торговый дом «Биопрепарат» и др. В работе конференции приняли участие более 200 молодых ученых из России, Белоруссии, Казахстана.
На конференции было представлено более 40 научных сообщений и проведен конкурс на лучшую научно-исследовательскую работу. По итогам работы секций были определены победители - молодые ученые из МГУ имени М.В. Ломоносова, ВНИИБЗР, ВНИИ риса, ВНИИ масличных культур имени В.С. Пустовойта, Северо-Кавказского зонального НИИ садоводства и виноградарства, Кубанского госуниверситета и др. Среди отмеченных работ и исследования в области за-
щиты растений: «Зерокс: новый бактерицид и фунгицид широкого спектра действия на основе коллоидного серебра» (П.М. Жеребин, ООО «Нанобиотех», МГУ имени М.В. Ломоносова), «Метод отбора исходного материала для селекции сои с повышенной устойчивостью к пепельной гнили и фузариозному увяданию» (Г.М. Саенко, ВНИИМК имени В.С. Пустовойта), «Обеззараживание питательных растворов и уничтожение патогенной грибковой микрофлоры в гидропонных системах выращивания овощных культур» (М.А. Цату-рян, Кубанский госуниверситет) и др.
Серьезное внимание было уделено инструментарию, доступному молодым ученым для реализации их научного потенциала, и форматам презентации идей и достижений. Представители Открытого университета Сколково и ФАНО прочитали образовательные лекции и провели мастер-классы на эту тему.
О.Ю. КРЕМНЕВА, ученый секретарь
Всероссийского НИИ биологической защиты растений
