doi: 10.15389/agrobiology.2021.5.968rus
УДК 582.736:632.4:636.085.19
ТОКСИНЫ МИКРОМИЦЕТОВ В ГЕНЕРАТИВНЫХ ОРГАНАХ РАСТЕНИЙ СЕМЕЙСТВА Fabaceae
Г.П. КОНОНЕНКО ✉, А.А. БУРКИН
При изучении роли ассоциированных микроскопических грибов в адаптации растений к внешним воздействиям внимание исследователей сосредоточено на таких ключевых аспектах, как смещение состава внутренней микобиоты в процессе роста, направленность колонизации грибами вегетативных и генеративных органов, а также сопутствующие изменения в метаболическом статусе организма (J.A. Wearn с соавт., 2012; V. Arbona с соавт., 2013; J. Hong с соавт., 2016). У луговых трав семейства Fabaceae изучена динамика накопления ДНК грибов Alternaria, Cladosporium и Fusarium в разные месяцы сбора растений (О.П. Гаврилова с соавт., 2017; А.С. Орина с соавт., 2018) и выявлены сезонные колебания в содержании токсичных метаболитов, свойственных этим группам микромицетов (А.А. Буркин, Г.П. Кононенко, 2018, 2019). У клевера лугового, клевера ползучего, козлятника восточного, люпина многолистного и донников установлена преимущественная локализация микотоксинов в листовых пластинках (Г.П. Кононенко с соавт., 2019). В настоящем исследовании нами впервые описаны комплексы токсичных метаболитов несовершенных грибов в генеративных органах бобовых растений. Целью работы стало изучение компонентного состава и содержания микотоксинов в цельных растениях, цветках и плодах многолетних бобовых трав из шести родов семейства Fabaceae. Луговые травы родов Trifolium L. — клевер луговой (T. pratense L.), клевер гибридный (T. hybridum L.), клевер средний (T. mediumL.), клевер ползучий (T. repens L.), Lathyrus L. — чина луговая (L. pratensis L.), чина весенняя (L. vernus (L.) Bernh.), Vicia L. — горошек заборный (V. sepium L.), горошек мышиный (V. cracca L.), Lotus L. — лядвенец рогатый (L. corniculatus L. s.l.), Lupinus L. — люпин многолистный (L. polyphyllus Lindl.) и Galega L. — козлятник восточный (G. orientalis Lam.) отбирали из естественных травостоев Московской области в мае—первой половине августа 2019 года, горошек лесной (V. sylvatica L.) и чину японскую (L. japonicus Willd. subsp. pubescens Korobkov) — во второй половине августа того же года на побережье Кандалакшского залива Белого моря (Республика Карелия). Надземные части растений, а также цветки и бобы выдерживали при комнатной температуре до воздушно-сухого состояния и измельчали в лабораторной мельнице. Для экстракции применяли смесь ацетонитрила и воды в объемном соотношении 84:16 при расходе 10 мл на 1 г навески. Экстракты после 10-кратного разбавления буферным раствором использовали для непрямого конкурентного иммуноферментного анализа. Содержание микотоксинов — Т-2 токсина (Т-2), дезоксиниваленола (ДОН), зеараленона (ЗЕН), фумонизинов (ФУМ), эргоалкалоидов (ЭА), альтернариола (АОЛ), роридина А (РОА), афлатоксина В1 (АВ1), стеригматоцистина (СТЕ), циклопиазоновой кислоты (ЦПК), эмодина (ЭМО), охратоксина А (ОА), цитринина (ЦИТ), микофеноловой кислоты (МФК), PR-токсина (PR) определяли с помощью коммерческих и исследовательских аттестованных иммуноферментных тест-систем (ГОСТ 31653-2012). Для генеративных органов большинства обследованных растений были выявлены как общие черты (сохранение профиля микотоксинов, типичного для целого растения, при отсутствии или снижении содержания ряда грибных метаболитов), так и особенности. В частности, в цветках трех видов рода Trifolium L. в целом сохранялся комплекс микотоксинов, свойственный вегетативной части, но при этом встречаемость и накопление фузариотоксинов были выше. Для цветков двух видов — клевера гибридного и клевера среднего былахарактерна сочетанная контаминация ОА и ЦИТ в сопоставимых количествах, редкая для растений. При общей низкой контаминации у лядвенца рогатого фузариотоксины Т-2, ДОН и ЗЕН присутствовали только в генеративных органах. У всех представителей родов Vicia, Lathyrus, Lupinus и Galega метаболический фон в цветках в целом был оценен как ослабленный, в бобах он оказался сходным с надземной частью без отчетливых признаков смены компонентного состава и резкого варьирования содержания микотоксинов.
Ключевые слова: бобовые травы, цветки, бобы, микотоксины, иммуноферментный анализ.
TOXINS OF MICROMYCETES IN GENERATIVE ORGANS OF PLANTS OF THE FAMILY Fabaceae
G.P. Kononenko ✉, A.A. Burkin
During the study of the role of associated microscopic fungi in the adaptation of plants to external influences, researchers focus mainly on such key aspects as i) the shift in the composition of the internal mycobiota during growth, ii) the direction of fungal colonization of vegetative and generative organs, and iii) concomitant changes in the metabolic status of the plant organism (J.A., Wearn et al., 2012; V. Arbona et al., 2013; J. Hong et al., 2016). The dynamics of DNA accumulation of Alternaria, Cladosporium and Fusarium fungi in different months of plant growth was revealed in meadow grasses of the Fabaceae family (O.P. Gavrilova et al., 2017; A.S. Orina et al., 2018) and seasonal fluctuations in the content of toxic metabolites characteristic of these groups of micromycetes were found (A.A. Burkin, G.P. Kononenko, 2018, 2019). The predominant localization of mycotoxins in leaves was established for meadow clover, white clover, Caucasian goat’s rue, Washington lupine and melilot (G.P. Kononenko et al., 2019). In this study, we describe for the first time the complexes of toxic fungi metabolites in the generative organs of legumes. The aim of the work was to study the component composition and content of mycotoxins in the whole plants, flowers and beans of perennial legumes of 6 genera of the Fabaceae family. Meadow grasses of the genera Trifolium L. — meadow clover (T. pratense L.), alsike clover (T. hybridum L.), zigzag clover (T. medium L.), white clover (T. repens L.); of Lathyrus L. — meadow peavine (L. pratensis L.), spring peavine (L. vernus (L.) Bernh.); of Vicia L. — bush vetch (V. sepium L.), cow vetch (V. cracca L.); of Lotus L. — deer vetch (L. corniculatus L. s.l.); of Lupinus L. —Washington lupine (L. polyphyllus Lindl.), and of Galega L. — Caucasian goat’s rue (G. orientalis Lam.) were collected from natural grass stands of the Moscow region in May—the first half of August 2019, wood vetch (V. sylvatica L.) and Japanese peavine (L. japonicus Willd. subsp. pubescens Korobkov) — in the second half of August of the same year on of the Kandalaksha Gulf of the White Sea (Republic of Karelia). The aboveground parts of plants, as well as flowers and beans, were kept at room temperature to an air-dry state and crushed in a laboratory mill. For extraction, a mixture of acetonitrile and water was used (84:16 v/v) at the ratio of 10 ml per 1 g of the sample. Extracts after 10-fold dilution with a buffer solution were assessed using indirect competitive enzyme immunoassay. The content of the mycotoxins — T-2 toxin (T-2), deoxynivalenol (DON), zearalenone (ZEN), fumonisins (FUM), ergot alkaloids (EA), alternariol (AOL), roridin A (ROA), aflatoxin B1 (AB1), sterigmatocystin (STE), cyclopiazonic acid (CPC), emodin (EMO), ochratoxin A (OA), citrinin (CIT), mycophenolic acid (IFC), PR-toxin (PR) was determined using commercial and research certified enzyme immunoassay systems (GOST 31653-2012). For the generative organs of most of the examined plants, both common features (preservation of the mycotoxin profile typical of the whole plant, with the absence or decrease in the content of a number of fungal metabolites) and peculiarities were revealed. In particular, in the flowers of three species of the genus Trifolium L., in general, the mycotoxin complex characteristic of the vegetative part was preserved, but the occurrence and accumulation of fusariotoxins were higher. The flowers of two species — alsike clover and zigzag clover were characterized by combined contamination of OA and CIT in comparable quantities, rare for plants. With a general low contamination, fusariotoxins T-2, DON and ZEN were present only in generative organs in the deer vetch. In all representatives of the genera Vicia, Lathyrus, Lupinus, and Galega the metabolic background in flowers as a whole was found weakened, in beans it turned out to be similar to the aboveground part without a sharp variation in the content of mycotoxins.
Keywords: legumes, flowers, beans, mycotoxins, ELISA.
Всероссийский НИИ ветеринарной санитарии, |
Поступила в редакцию |
