doi: 10.15389/agrobiology.2017.5.986rus

УДК 633.13:579.26:632.4.01/.08

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 14-26-00067).

 

СИМБИОТИЧЕСКИЕ ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ГРИБОВ Fusarium
И Alternaria, КОЛОНИЗИРУЮЩИХ ЗЕРНО ОВСА

А.С. ОРИНА1, О.П. ГАВРИЛОВА1, Т.Ю. ГАГКАЕВА1, И.Г. ЛОСКУТОВ2, 3

Известно, что в естественной микобиоте зерна доминируют представители родов Fusarium и Alternaria. Также очевидно, что, обитая совместно на общем субстрате, они могут влиять друг на друга. В представленном исследовании мы впервые показали, что взаимоотношения между продуцирующими токсины грибами Fusarium и Alternaria, обитающими на зерне овса Avena L., имеют симбиотический характер. Селекционные сорта и перспективные линии овса (21 генотип) разного эколого-географического происхождения, сохраняемые в мировой коллекции ВИР (Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова), были оценены по зараженности грибами Fusarium и Alternaria с помощью количественной ПЦР (qPCR) и накоплению микотоксина дезоксиниваленола (ДОН). Наиболее зараженными грибами Alternariaи F. culmorum оказались генотипы Gere, Våler, КСИ 731/01 и КСИ 432/08. Максимальные количества микотоксина (до 1179 мкг/кг) были выявлены в зерне селекционной линии КСИ 432/08, а также сортов Belinda и Конкур. Самым устойчивым к заражению грибами Alternaria и F. culmorum при минимальном накоплении ДОН оказался сорт Стиплер. Генотипы овса c более крупным зерном сильнее подвергались заражению грибами, а генотипы с высоким показателем пленчатости содержали больше ДОН. При анализе образцов зерна была выявлена высокая достоверная связь между содержанием ДНК F. culmorum и ДНК видов Fusarium spp., способных продуцировать трихотеценовые микотоксины (Tri-Fusarium) (r = +0,67, p < 0,001), а также между количеством ДНК F. culmorum и ДОН (r = +0,57, p < 0,01). При колонизации общего субстрата между различными видами Fusariumи относительно слабыми патогенами Alternariaвозникают разнообразные симбиотические отношения. Мы установили достоверную положительную взаимосвязь между обилием грибов Alternaria и F. culmorum(r = +0,66, p < 0,01), а также между количеством ДНК представителей Alternaria и Tri-Fusarium (r = +0,86, p < 0,001).В выполненном нами исследовании не обнаружено аллелопатического эффекта микотоксинов гриба F. culmorumв отношении грибов Alternaria. Кроме того, не отмечалось каких-либо взаимоотношений между грибами Alternaria и наиболее часто встречающимся на зерне грибом F. poae. Несомненно, функционирование грибных сообществ зависит от условий окружающей среды, непосредственно влияющих на взаимодействия микромицетов в экологической системе.

Ключевые слова: Avena L.,овес, зерно, грибы, Fusarium, Alternaria, ДНК, qPCR, дезоксиниваленол, симбиотические отношения.

 

Полный текст

 

 

SYMBIOTIC RELATIONSHIPS BETWEEN AGGRESSIVE Fusarium
AND Alternaria FUNGI COLONIZING OAT GRAIN

A.S. Orina1, O.P. Gavrilova1, T.Yu. Gagkaeva1, I.G. Loskutov2, 3

The mycobiota of cereal grain consist of diverse fungal community among which Fusarium and Alternaria species are the most abundant. In biotic community, the competition and cooperative behavior may impact interspecies interactions. In this paper, we first report significant correlations between abundance of these fungi in oat grain. The symbiotic relationships that were found are of key importance because of mycotoxin production by Alternaria and Fusarium fungi. qPCR was used to measure Fusarium and Alternaria DNA in grain of 21 varieties and breeding lines of oats (Avena sativa and A. byzantina) from VIR World Collection (N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources), and mycotoxin deoxynivalenol (DON) level was evaluated by ELISA test. Gere, Våler, KSI 731/01, KSI 432/08 genotypes appeared to be the most infected by both F. culmorum and Alternaria fungi. The highest amounts of DON (up to 1179 mg/kg) occurred in the grain of the breeding line KSI 432/08, as well as in Belinda and Konkur varieties. Stipler variety was the most resistant to all studied fungi and did not accumulate DON. Oat genotypes characterized by larger grains were more susceptible to fungal infections, whereas those with high husk proportion contained more DON. A high positive correlation between the amounts of DNA of F. culmorum and the Fusarium species able to produce trichothecene mycotoxins (Tri-Fusarium) was shown (r = + 0.67, p < 0.001), as well as between F. culmorum DNA level and DON accumulation (r = + 0.57, p < 0.01). When colonizing the same substrate, aggressive Fusarium species and relatively weak Alternaria pathogens are in symbiotic relationships. In this, we found the significant positive correlations between the amounts of DNA of Alternaria fungi and F. culmorum (r = + 0.66, p < 0.01), and between DNA level of Alternaria and Tri-Fusarium fungi (r = + 0.86, p <0.001). In this study, DON produced by F. culmorum had no allelopathic effect on Alternaria fungi. At the same time, any interspecies interactions between Alternaria fungi and F. poae, the most abundant species detected in oat grain, were not found. Undoubtedly, the functions of fungal complexes colonizing plants depend on the parameters of the environment and the relationships evolutionarily developed within natural communities.

Keywords: Avena L.,oat, grain, fungi, Fusarium, Alternaria, DNA, qPCR, deoxynivalenol, symbiotic interactions.

 

1ФГБНУ Всероссийский НИИ защиты растений,
196608 Россия, г. Санкт-Петербург—Пушкин, ш. Подбельского, 3,
e-mail: orina-alex@yandex.ru, olgavrilova1@yandex.ru, t.gagkaeva@yahoo.com;
2ФГБНУ ФИЦ Всероссийский институт
генетических ресурсов растений
им. Н.И. Вавилова,

190000 Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 42-44,
e-mail: i.loskutov@vir.nw.ru;
3ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный университет, Биологический факультет,
199034 Россия, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9

Поступила в редакцию
13 июня 2017 года

 

Оформление электронного оттиска

назад в начало