CC BY
99
УДК 632.4.01/.08
Зараженность зерна грибами Fusarium в Краснодарском и Ставропольском краях
Т.Ю. ГАГКАЕВА, О.П. ГАВРИЛОВА
Наряду с увеличением производства зерна в последние годы особое внимание уделяется его качественным характеристикам. Хлебопекарные комбинаты,пивоваренные,кор-мопроизводственные и другие компании, использующие зерно в качестве исходного сырья, все больше требований предъявляют микробиологической чистоте, особенно отсутствию зараженности грибами р. Fusarium и загрязненности мико-токсинами.
Условия вегетации значительно влияют не только на зараженность зерна, но и на видовой состав фу-зариевых грибов, участвующих в инфекционном процессе. Известно, что фузариоз зерна вызывают около 30 видов грибов, которые характеризуются различными требованиями к условиям существования и способны образовывать вторичные метаболиты, часть из которых токсична для теплокровных организмов (Гагкаева и др., 2011). Образование микотоксинов имеет выраженный видоспецифичный характер, поэтому, зная видовой состав патогенов, можно прогнозировать спектр метаболитов, загрязняющих зерно.
Значительные массивы озимых зерновых культур, возделываемых в нашей стране, сконцентрированы в Краснодарском и Ставропольском краях. Климатические условия в них отличаются большим разнообразием - от холодных в высокогорьях до субтропических на Черноморском побережье Кавказа. Распределение осадков потерритории неравномерное, имеются как районы с избыточным переувлажнением, так и засушливые.
В 2010-2012 гг. нами проведены мониторинг зараженности зерна фузариевыми грибами в Краснодарском и Ставропольском краях и картирование ихтерритории по опасности возникновения и развития фуза-риоза зерна озимых культур.
В годы исследований отбирали образцы зерна озимых пшеницы и ячменя для выявления районов, потенциально опасных с точки зрения загрязнения зерна фузариотоксина-ми.
Образцы подвергали микологическому анализу для выявления и определения видов грибов, продуцирующих микотоксины. После поверхностной стерилизации по 100 зерен из каждого образца раскладывали на поверхности питательной среды (картофельно-саха-розный агар) в чашках Петри. Через 7-10 суток инкубации при 23 °С учитывали число зерен, из внутренних слоев которых наблюдался рост колоний грибов р. Fusarium. Зараженность образцов (%) рассчитывали как отношение числа внутренне инфицированных зерен к общему числу анализированных. Видовую идентификацию грибов проводили с использованием классических определителей (Booth, 1971; Gerlach, Nirenberg, 1982). Частоту выявления определенного вида (%) устанавливали по отношению числа образцов зерна, в которых данный вид встречался, к общему числу анализируемых образцов. Долю конкретного вида в комплексе патогенов рода Fusarium (%) рассчитывали как отношение числа зерен, зараженных данным видом, к общему числу зерен, зараженных грибами данного рода. Содержание микотокси-нов определяли методом ИФА (ГОСТ 52554-2006). Картирование
территории провели на основании обобщенных данных средней зараженности зерна за годы исследований.
В 2010 г. в Краснодарском крае зараженность зерна составила в среднем 3 %, в Ставропольском крае - 7 %. В комплексе фузариевых грибов на зерне доля Р. graminearum в Краснодарском крае составила 19 %, в Ставропольском - 53 %. В Краснодарском крае гриб Р. grami-пеагит был выявлен в 25 % анализируемых образцов с зараженностью 1-6 %. Зараженность Р. grami-пеагит выше 5 % отмечена только в трех образцах из Курганинского и Отрадненского районов, где пшеницу выращивали после кукурузы на зерно и подсолнечника. В Ставропольском крае этот гриб был выявлен в 19 % анализируемых образцов, встречаемость варьировала от 1 до 50 %. Однако только в трех образцах из Кочубеевского и Кировского районов (предшественники кукуруза на зерно и на силос)выявлена значительная встречаемость этого патогена - 15-50 %, в то время как зараженность этим патогеном остальных инфицированных образцов составила 1-3 %.
Доля Р. sporotrichioides в комплексе фузариевых грибов в образцах из Краснодарского края составила 23%, а из Ставропольского - 7 %. Гриб Р. sporotrichioides выявлен в одной трети всех анализируемых образцов с зараженностью зерна 1-7 %.
В 2010 г. впервые на территории юга России был массово выделен вид Р. langsethiae. В Краснодарском крае этот гриб выявлен в 8 %, а в Ставропольском - в 23 % образцов. Его доля составила 5-6 % от всех выделенных изолятов фузариевых грибов. Максимальная зараженность зерна Р. langsethiae достигала 5 % в образце из Каневского района Краснодарского края (предшественник - сахарная свекла), общая зараженность этого образца фуза-риевыми грибами - 13 %.
В 2011 г. средняя зараженность зерна из этого региона была низкой - 3-4 %. В Краснодарском крае
Р. дгат1пвагит встречался в 21 % образцов. Максимальная (5-6 %) зараженность зерна этим видом выявлена в Новокубанском и Тбилисском районах. В Ставропольском крае Р. дгат1пвагит встречался в 33 % образцов, доля вида - 49 % (зараженность зерна 1-33 %). Наибольшая встречаемость Р. дгат1пвагит отмечена в Кочубеевском, Изобиль-ненском и Кировском районах. Токсикологическая экспертиза образцов зерна показала, что содержание микотоксина дезоксиниваленола (ДОН) достигало 1542 мкг/кг, то есть превышало установленную предельно допустимую концентрацию в 2 раза (СанПиН 2.3.2.1078-01).
Кроме Р. дгаттвагит, к доминирующим видам в Краснодарском крае можно отнести Р. 1г1с1пс1ит (доля вида 23 %), Р. sporotrichioidвs (20 %) и Р. laпgsвthiaв (13 %). Однако зараженность зерна этими грибами была низкой, и они не оказывали существенного влияния на его качество. В Ставропольском крае доля
вида Р. sporotrichioidвs составила 11 % , Р. laпgsвthiaв - 8 %, Р. Ма-пс^т и Р. poaв - 5-6 %. В образцах зерна, где встречались Р. sporotri-chioidвs и Р. laпgsвthiaв, выявлен Т-2 токсин в пределах 79-120 мкг/кг, в тех образцах, где идентифицирован только Р. sporotrichioidвs, содержание токсина было меньше -13-50 мкг/кг зерна.
В 2012 г. средняя зараженность зерна в Краснодарском и Ставропольском краях не превышала 6 %. В Краснодарском крае Р. grami-пвашт встречался в 24 % образцов (зараженность 1-13 %), его доля в комплексе видов в целом составила 11 %. Чаще Р. gramiпвarum выявлялся в Успенском и Отрадненском районах (доля в комплексе фузариевых грибов на зерне до 33 %). Если при расчете не учитывать эти два района, то доля Р. gramiпвarum будет значительно ниже - не более 4 %. Доли видов Р. sporotrichioidвs и Р. laпg-sвthiaв были соответственно 40 % и 4 %. Зараженность зерна Р. sporo-
trichioides варьировала от 1 до 20 %, этот гриб встречался в 69 % анализированных образцов. Зараженность зерна F. langsethiae составила 1-7 %.
В Ставропольском крае F. grami-nearum встречался в 25 % образцов (зараженность зерна варьировала от 1 до 18 %). Доля этого патогена в комплексе видов Fusarium составила в целом- 13 %. В двух районах края (Кочубеевском и Изобильнен-ском) она была в два раза выше -27 %. Без учета данных этих районов доля вида составит 4 %.
Встречаемость гриба F. sporo-trichioides в Ставропольском крае выявлена повсеместно - 46 % зараженных образцов. В Кочубеевском и Изобильненском районах доля этого вида в комплексе фузариевых грибов составила 43 %, несмотря на выявление в образцах зерна из этих районов конкурирующего за субстрат сильного патогена F. grami-nearum. Кроме того, повсеместно были выявлены виды F. langsethiae
Условные обозначения:
| | — не обследованные районы;
| | — относительно низкая зараженность зерна;
| | — относительно высокая зараженность зерна
* — штриховкой отмечены районы, где доминирующее положение в комплексе фузариозных грибов занимает
Л дгатгнеятт
Карты опасности развития фузариоза зерна в районах Краснодарского (А) и Ставропольского (Б) краев по результатам анализа зараженности зерна в 2010—2012 гг.
Зараженность образцов зерна озимых культур фузариевыми грибами в Краснодарском и Ставропольском краях (2010-2012 гг.)
Год Всего образцов (шт.) Число зараженных образцов (%) Средняя зараженноть зерна (%) Пределы варьирования зараженности зерна (%)
Краснодарский 2010 65 87 3,1 1-14
край 2011 61 79 2,6 1-10
2012 69 93 6,3 1-38
Ставропольский 2010 31 96 6,8 1-53
край 2011 54 73 4,3 1-40
2012 49 100 6,3 1-37
(доля в комплексе Fusarium - 3 %, зараженность зерна - не выше 1 %) и F. tricinctum (доля вида - 15 %, зараженность зерна до 8 %).
Затри года исследований средняя зараженность зерна выше 5 % наблюдалась в Краснодарском крае в 2012 г. и в Ставропольском - в 2010 и 2012 гг. (см. таблицу). Однако ежегодно на общем фоне невысокой зараженности зерна, выявляли образцы со значительной зараженностью фузариевыми грибами - 10-53 %. Наибольшая зараженность зерна выявлена по предшественникам зерновые, подсолнечник и сахарная свекла.
Всего в образцах зерна из обоих краев выявляли 15-20 видов фуза-риевых грибов с различной частотой встречаемости. Все виды, кроме F. graminearum, равномерно встречались на всей исследованной территории. F. graminearum чаще выявляли на юго-востоке Краснодарского края, а также в Каневском районе (см. рисунок). В Ставропольском крае преобладание F. graminearum в патогенном комплексе и высокая зараженность зерна отмечены в отдельных районах (Кочубеевский, Кировский, Изобильненский). Этот патоген активно развивается во время вегетации в условиях повышенной влажности, в результате на колосе заметны типичные симптомы заболевания. В районах, где доминирует F. graminearum, особое внимание необходимо уделять севооборотам, уничтожению растительных остатков с поверхности поля и выращивать устойчивые сорта. Выращенное зерно должно подвер-
гаться обязательной токсикологической экспертизе, поскольку этот гриб продуцирует микотоксины ДОН и зеараленон, обязательные для контроля и имеющие установленные нормы содержания в зерне.
В отличие от F. graminearum, виды F. sporotrichioides и F. langsethiae развиваются в широком диапазоне температуры и влажности, при наличии источников инфекции (зараженные семена, растительные остатки, сорные растения) встречаемость этих видов на зерне достаточно высока. Кроме того, эти виды не вызывают явных симптомов поражения колоса и визуально выявить их присутствие в поле невозможно. Однако F. sporotrichioides и F. langsethiae образуют опасные фузариотоксины (Т-2 и НТ-2), также обязательные к определению в зерне и, следовательно, мониторинг этих видов грибов чрезвычайно важен.
Порог вредоносности заболевания по зараженности зерна грибами Fusarium установить достаточно сложно из-за участия в инфекционном процессе других видов грибов, характеризующихся различными патогенными и токсинообразующи-ми свойствами. Однако, как показывает ряд наблюдений, при средней зараженности зерна токсинопроду-цирующим видом 5 % и выше, необходим обязательный анализ на выявление продуцируемых им мико-токсинов. По нашим данным, имеется тесная корреляция между процентом зараженности зерна грибом F. graminearum и количеством ДОН (R = 0,93) и между зараженностью зерна грибами F. sporo-
trichioides и Р. langsethiae и образуемым ими Т-2 токсином (Я = 0,76). Уточнение видового состава опасных видов грибов, характерных для определенного региона, позволит совершенствовать технологии использования пораженного зерна на семенные, продовольственные и кормовые цели.
Развитие фузариоза зерна зависит от агроклиматических условий района возделывания зерновых, обусловливающих развитие определенных опасных патогенов. Культура земледелия, включающая строгое соблюдение агротехнических, химических и организационно-хозяйственных мероприятий, способствует уменьшению запаса инфекции, повышению иммунитета растений и оказывает значительное влияние на качество выращенного зерна.
Авторы выражают благодарность сотрудникам Краснодарского и Ставропольского представительств компании «Байер КропСайенс» за помощь в сборе материала для проведения данных исследований.
ЛИТЕРАТУРА
Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П., Левитин М.М., НовожиловК.В. Фузариоз зерновых культур // Приложение к журналу Защита растений и карантин, 2011, №5, 52 с.
Аннотация. В результате мониторинга в 2010-2012 гг. зараженности зерна озимых культур фузариевыми грибами проведено картирование территории Краснодарского и Ставропольского краев по опасности возникновения фузариоза и контаминации зерна микотоксина-ми.
Ключевые слова. Зерно, Fusarium, микотоксины, карты.
Abstract. Harvest samples of winter wheat and barley from Krasnodar and Stavropol territories were analyzed for Fusarium infection. Geographical analysis of the distribution of Fusarium fungi across the territory has led to mapping the area according to risk of development of Fusarium damaged grain and mycotoxins contamination of winter crops.
Keywords. Grain, Fusarium, mycotoxins, maps.
ВИЗР
