Научная статья на тему 'Зараженность грибами и загрязнение микотоксинами зерна овса на Северо-Западе России в 2014 г'

Зараженность грибами и загрязнение микотоксинами зерна овса на Северо-Западе России в 2014 г Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
336
82
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОВЕС / ГРИБЫ / МИКОТОКСИНЫ / СЕВЕРО-ЗАПАД РОССИИ / OATS / FUNGI / FUSARIUM / MYCOTOXINS / NORTH-WEST OF RUSSIA

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П.

Приведены результаты изучения фузариоза зерна овса, выращенного на Северо-Западе России в 2014 г Проанализированы зараженность зерна, видовой состав грибов р. Fusarium и загрязненность микотоксинам дезоксиниваленол, зеараленон и Т-2/НТ-2. Выявлено, что 84 % образцов заражены различными видами Fusarium, фузариотоксины выявлены в 61-63 % образцов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Contamination of oats grain by fungi and pollution by mycotoxins in the northwest of Russia in 2014

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.

Текст научной работы на тему «Зараженность грибами и загрязнение микотоксинами зерна овса на Северо-Западе России в 2014 г»

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: t.gagkaeva@yahoo.com

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

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.