Факторы, влияющие на накопление фузариозных микотоксинов в зерне

Проблема накопления микотоксинов в зерне является одной из наиболее широко изучаемых в настоящее время, так как данные метаболиты представляют серьезную угрозу для здоровья теплокровных животных и человека. Продуцирование микотоксинов грибами р. Fusarium, которые являются возбудителями фузариоза колоса, зависит от ряда факторов, а среди мер по снижению их накопления химический метод относится к числу наиболее эффективных. В статье представлены результаты исследований факторов, влияющих на накопление микотоксинов в полевых условиях. В опыте с искусственной инокуляцией колосьев озимой пшеницы грибом F. culmorum оценивали влияние обработки фунгицидами из класса триазолов на развитие фузариоза колоса и содержание микотоксинов. Более высокая биологическая эффективность (83,2–79,2 %) в снижении развития болезни отмечена у препарата Осирис, КЭ. Применение фунгицидов обусловило повышение показателей хозяйственной эффективности по сравнению с вариантом без обработки, в том числе урожайности на 12,3–12,8 %. В вариантах с защитой колоса содержание ДОН было в 2,0–2,1 раза ниже по сравнению с контролем. В условиях естественного поражения различных сортов зерновых культур (озимые пшеница и тритикале, яровой ячмень) фузариозом колоса отмечено депрессивное его проявление. Установлено, что яровой ячмень независимо от сорта более устойчив к накоплению микотоксинов, в частности ЗЕН. Содержание микотоксинов в зерне озимых пшеницы и тритикале варьирует в зависимости от сорта и продолжительности хранения. Полученные данные послужат основой для обоснования мероприятий по снижению накопления микотоксинов в зерне. Благодарности. Исследования выполнены при поддержке БРФФИ в рамках научно-исследовательского проекта «Комплексная оценка накопления микотоксинов в процессе хранения пищевых продуктов» (договор № Б19МЛДГ-009).

1. Анализ результатов мониторинга загрязнения микотоксинами продовольственного зерна урожаев 2005– 2016 гг. / И. Б. Седова [и др.] // Успехи мед. микологии. – 2018. – Т. 19. – С. 329–330.

2. Сезонна динаміка накопичення мікотоксинів у зерні кукурудзи / О. В. Камінська [та iн.] // Біоресурси і природокористування. – 2020. – Т. 12, № 1–2. – С. 47–55. https://doi.org/10.31548/bio2020.01.006

3. Integrated control of Fusarium head blight and deoxynivalenol mycotoxin in wheat / L. Shah [et al.] // Plant Pathology. – 2018. – Vol. 67, N 3. – P. 532–548. https://doi.org/10.1111/ppa.12785

4. Parry, D. W. Fusarium ear blight (scab) in small grain cereals – a review / D. W. Parry, P. Jenkinson, L. McLeod // Plant Pathology. – 1995. – Vol. 44, N 2. – P. 207–238. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.1995.tb02773.x

5. Composition and predominance of Fusarium species causing Fusarium head blight in winter wheat grain depending on cultivar susceptibility and meteorological factors / T. Birr [et al.] // Microorganisms. – 2020. – Vol. 8, N 4. – Art. 617. https:// doi.org/10.3390/microorganisms8040617

6. Molecular and morphological diversity of Fusarium species in Finland and northwestern Russia / T. Yli-Mattila [et al.] // Europ. J. of Plant Pathology. – 2004. – Vol. 110, N 5/6. – P. 573–585. https://doi.org/10.1023/b:ejpp.0000032397.65710.69

7. Wheat infecting Fusarium species in Poland – their chemotypes and frequencies revealed by PCR assay / Ł. Stepień [et al.] // J. of Appl. Genetics. – 2008. – Vol. 49, N 4. – P. 433–441. https://doi.org/10.1007/bf03195644

8. Wolny-Koładka, K. Species composition and molecular assessment of the toxigenic potential in the population of Fusarium spp. isolated from ears of winter wheat in southern Poland / K. Wolny-Koładka, A. Lenart-Boroń, P. Boroń // J. of Appl. Botany a. Food Quality. – 2015. – Vol. 88, N 1. – P. 139–144.

9. Гагкаева, Т. Ю. Зараженность зерна пшеницы грибами Fusarium и Alternaria на юге России в 2010 году / Т. Ю. Гагкаева, Ф. Б. Ганнибал, О. П. Гаврилова // Защита и карантин растений. – 2012. – № 1. – С. 37–41.

10. Зараженность грибами рода Fusarium и контаминация микотоксинами зерна овса и ячменя на севере Нечерноземья / О. П. Гаврилова [и др.] // С.-х. биология. – 2009. – Т. 44, № 6. – С. 89–93.

11. Крупенько Н. А. Видовой состав грибов-возбудителей фузариоза колоса озимой пшеницы / Н. А. Крупенько // Научные стремления – 2018 : сб. материалов Междунар. науч.-практ. молодеж. конф. в рамках Междунар. науч.- практ. инновац. форума «INMAX’18» (Минск, 4–5 дек. 2018 г.) : в 2 ч. / Центр молодеж. инноваций, Мин. гор. технопарк. – Минск, 2018. – Ч. 2. – С. 12–13.

12. Effects of zearalenone and its derivatives on the innate immune response of swine / D. E. Marin [et al.] // Toxicon. – 2010. – Vol. 56, N 6. – P. 956–963. https://doi.org/10.1016/j.toxicon.2010.06.020

13. Pestka, J. J. Deoxynivalenol: mechanisms of action, human exposure, and toxicological relevance / J. J. Pestka // Arch. of Toxicology. – 2010. – Vol. 84, N 9. – P. 663–679. https://doi.org/10.1007/s00204-010-0579-8

14. Development and validation of a liquid chromatography/atmospheric pressure photoionization-tandem mass spectrometric method for the analysis of mycotoxins subjected to commission regulation (EC) No. 1881/2006 in cereals / A. L. Capriotti [et al.] // J. of Chromatography A. – 2010. – Vol. 1217, N 39. – P. 6044–6051. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2010.07.018

15. Risk assessment of Fusarium mycotoxins in Lithuanian small cereal grains / A. Mankevičiene [et al.] // Food Control. – 2011. – Vol. 22, N 6. – P. 970–976. http://doi.org/10.1016/j.foodcont.2010.12.004

16. Xu, X. Effects of environmental conditions on the development of Fusarium ear blight / X. Xu // Europ. J. of Plant Pathology. – 2003. – Vol. 109, N 7. – P. 683–689. http://doi.org/10.1023/A:1026022223359

17. The occurrence of Fusarium species and mycotoxins in Kenyan wheat / J. Muthomi [et al.] // Crop Protection. – 2008. – Vol. 27, N 8. – P. 1215–1219. http://doi.org/10.1023/A:1026022223359

18. Прогноз зараженности семян озимой пшеницы фузариозной инфекцией / В. В. Чекмарев [и др.] // Защита и карантин растений. – 2012. – № 1. – С. 41–43.

19. Multilocus genotyping and molecular phylogenetics resolve a novel head blight pathogen within the Fusarium graminearum species complex from Ethiopia / K. O’Donell [et al.] // Fungal Genetics a. Biology. – 2008. – Vol. 45, N 11. – P. 1514– 1522. https://doi.org/10.1016/j.fgb.2008.09.002

20. Мониторинг грибов рода Fusarium link. и их микотоксинов на зерне пшеницы в Западной Сибири / Е. Ю. Торопова [и др.] // Агрохимия. – 2019. – № 5. – С. 76–82. https://doi.org/10.1134/S0002188119050119

21. Особенности образования дезоксиниваленола и зеараленона в зерне пшеницы, пораженной фузариозом колоса / Л. С. Львова [и др.] // Микология и фитопатология. – 1997. – Т. 31, вып. 6. – С. 52–58.

22. Biological control as a strategy to reduce the impact of mycotoxins in peanuts, grapes and cereals in Argentina / S. N. Chulze [et al.] // Food Additives a. Contaminants. Part A. – 2015. – Vol. 32, N 4. – P. 471–479. https://doi.org/10.1080/19 440049.2014.984245

23. Management of Fusarium head blight of wheat and barley / S. N. Wegulo [et al.] // Crop Protection. – 2015. – Vol. 73. – P. 100–107. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2015.02.025

24. Effect of dose rate of azoxystrobin and metconazole on the development of Fusarium head blight and the accumulation of deoxynivalenol (DON) in wheat grain / S. R. Pirgozliev [et al.] // Europ. J. of Plant Pathology. – 2002. – Vol. 108, N 5. – P. 469–478. https://doi.org/10.1023/A:1016010812514

25. Klix, M. B. Comparison of the declining triazole sensitivity of Gibberella zeae and increased sensitivity achieved by advances in triazole fungicide development / M. B. Klix, J. A. Verreet, M. Beyer // Crop Protection. – 2007. – Vol. 26, N 4. – P. 683–690. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2006.06.006

26. Efficacy of triazole-based fungicides for Fusarium head blight and deoxynivalenol control in wheat: a multivariate meta-analysis / P. A. Paul [et al.] // Phytopathology. – 2008. – Vol. 98, N 8. – P. 999–1011. https://doi.org/10.1094/PHYTO-98-9-0999

27. Effect of fungicides on the development of Fusarium head blight, yield and deoxynivalenol accumulation in wheat inoculated under field conditions with Fusarium graminearum and Fusarium culmorum / M. Haidukowski [et al.] // J. of the Science of Food a. Agriculture. – 2005. – Vol. 85, N 2. – P. 191–198. https://doi.org/10.1002/jsfa.1965

28. Differential control of head blight pathogens of wheat by fungicides and consequences for mycotoxin contamination of grain / D. R. Simpson [et al.] // Europ. J. of Plant Pathology. – 2001. – Vol. 107. – P. 421–431. https://doi.org/10.1023/A:1011225817707

29. Ramirez, M. L. Impact of environmental factors and fungicides on growth and deoxynivalenol production by Fusarium graminearum isolates from Argentinian wheat / M. L. Ramirez, S. N. Chulze, M. Magan // Crop Protection. – 2004. – Vol. 23, N 2. – P. 117–125. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2003.07.005

30. Boyacioglu, D. Effect of three systemic fungicides on deoxynivalenol (vomitoxin) production by Fusarium graminearum in wheat / D. Boyacioglu, N. S. Hettiarachchy, R. W. Stack // Canad. J. of Plant Science. – 1992. – Vol. 72, N 1. – P. 93–101.

31. Bala, B. K. Drying and storage of cereal grains / B. K. Bala. – 2nd ed. – Chichester : Wiley Blackwell, 2016. – 352 p.

32. Контаминация зерна в Западной Сибири грибами Alternaria и их микотоксинами / А. С. Орина [и др.] // Вест. защиты растений. – 2021. – Т. 104, № 3. – С. 153–162. https://doi.irg/10.31993/2308-6459-2021-104-3-15019

33. Буга, С. Ф. Особенности патогенеза колоса озимой пшеницы (Triticum aestivum Z.) при инокуляции грибами Fusarium spp. / С. Ф. Буга, О. В. Артемова, А. Г. Ильюк // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. аграр. навук. – 2005. – № 4. – С. 71–76.

34. Ильюк, А. Г. Вредоносность фузариоза колоса озимой пшеницы / А. Г. Ильюк, С. Ф. Буга // Защита растений : сб. науч. тр. / Ин-т защиты растений Нац. акад. наук Беларуси. – Минск, 2006. – Вып. 30, ч. 1 : Стратегия и тактика защиты растений. – С. 227–230.

35. Effect of application timing of metconazole on Fusarium head blight development and mycotoxin contamination in wheat and barley / H. Tateishi [et al.] // J. of Pesticide Science. – 2014. – Vol. 39, N 1. – P. 1–6. https://doi.org/10.1584/jpestics. D12-077