Сельскохозяйственная биология, 2009, № 6, с. 89-93.

УДК 636.086.1:636.085.19:632.4

ЗАРАЖЕННОСТЬ ГРИБАМИ РОДА Fusarium и КОНТАМИНАЦИЯ МИКОТОКСИНАМИ ЗЕРНА ОВСА И ЯЧМЕНЯ НА СЕВЕРЕ НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ

О.П. ГАВРИЛОВА¹, Т.Ю. ГАГКАЕВА¹, А.А. БУРКИН², Г.П. КОНОНЕНКО²

Провели комплексную оценку зерна ячменя и овса урожая 2007 года из хозяйств Новгородской, Ленинградской, Псковской, Вологодской и Кировской областей по заражен-ности грибами рода Fusarium и контаминации фузариотоксинами — Т-2 токсином, дезоксиниваленолом и зеараленоном.

Ключевые слова: зерно, фузариоз, фузариотоксины.

В сельском хозяйстве, в том числе в животноводстве, значительные потери связаны с поражением зерна грибами рода Fusarium, адаптированными к определенным условиям биоценоза и различающимися по биологическим свойствам (1). Многие виды этих грибов могут образовывать высокотоксичные вторичные метаболиты — фузариотоксины, способные вызывать интоксикации у всех видов сельскохозяйственных животных и птицы (2). Микотоксины накапливаются в растении в процессе вегетации, делая зерно токсичным и непригодным для производства кормов уже к моменту уборки урожая. При хранении зерна с повышенной влажностью (более 16 %) также происходит значительное накопление фузариотоксинов (3). Сочетание микотоксинов может вызывать намного более сильные отравления по сравнению с индивидуальными метаболитами (4).

Симптомы заболевания фузариотоксикозом часто выражены нечетко, и требуется анализ всех факторов, способных оказывать негативное воздействие на организм животного. Для предотвращения фузариотоксикозов необходимо проводить регулярные исследования видового состава возбудителей и их токсинообразующей способности с одновременной оценкой фактического состояния загрязненности зерна микотоксинами.

Нечерноземье — крупный сельскохозяйственный регион, включающий 29 административных образований. По состоянию на 2005 год посевные площади под зерновыми и зернобобовыми культурами здесь составили 6103,18 тыс. га, или 14 % от общего показателя по стране (5).

Цель настоящей работы заключалась в выборочной оценке состояния зерна ячменя и овса из пяти областей северной части Нечерноземья по зараженности грибами рода Fusarium, видовому составу патогенов и контаминации фузариотоксинами.

Методика. Исследовали 50 образцов зерна овса и 20 — ячменя урожая 2007 года из хозяйств Новгородской, Ленинградской, Псковской, Вологодской и Кировской областей (табл. 1).

Для микологического анализа отбирали по 100-200 зерен, промывали их под струей водопроводной воды, дезинфицировали 0,1 % раствором AgNO3 в течение 1 мин, промывали стерильной водой и подсушивали на стерильной фильтровальной бумаге. В чашки Петри на поверхность картофельно-сахарозного агара со стрептомицином (100 мг/л) и Тритоном Х-100 (0,02 %) раскладывали по 10 зерен. Через 7 сут инкубирования при 23 °С учитывали зараженность грибами рода Fusarium. Идентификацию видов проводили с использованием атласа-определителя (6).

Содержание в зерне Т-2 токсина (Т-2), дезоксиниваленола (ДОН) и зеараленона (ЗЕН) определяли иммуноферментным методом (ГОСТ Р 52471-2005) с применением тест-систем «Т-2 токсин-ИФА», «Дезоксиниваленол-ИФА» и «Зеараленон-ИФА» (Россия), пороги чувствительности которых составляли соответственно 4, 20 и 20 мкг/кг.

При статистической обработке результатов использовали компьютерные программы Microsoft Office Excel и Statistika 6.0.

Результаты. Грибами рода Fusarium были заражены 90 % исследованных образцов зерна (табл. 2). Доля фузариозных зерен варьировала от 2,0 до 57,1 % у овса и от 2,0 до 24,5 % у ячменя. Усредненные значения этого показателя для овса из четырех областей оказались близкими (11,3-12,8 %). Пораженность зерна из Вологодской области была несколько выше (18,2 %). Для ячменя, произрастающего в Псковской, Вологодской и Кировской областях, доля фузариозных зерен составляла 11,4-12,9 %, в Ленинградской области она оказалась самой низкой — 2,7 % (рис. 1).

Инфекция отсутствовала в образцах овса из Лужского, Тосненского районов (сорт Аргамак) и Всеволожского района Ленинградской области (сорт Боррус), Великолукского района Псковской области (несортовой), Верхошижемского района Кировской области (сорт Аргамак), а также на ячмене из Тосненского района Ленинградской области (сорт Мураш) и Великолукского района Псковской области (сорт Эльф). Ранее на Волосовском госсортоучастке (Ленинградская обл.) уже была выявлена относительно высокая устойчивость к фузариозу у овса сорта Аргамак и ячменя сорта Эльф (7).

Рис. 1. Зараженность (%) зерна овса (А) и ячменя (Б) грибами рода Fusarium в разных областях возделывания: 1 — Новгородская, 2 — Ленинградская, 3 — Псковская, 4 — Вологодская, 5 — Кировская; «-» — средняя зараженность зерна овса и ячменя по области (2007 год).

Большинство ку-льтур Fusarium, выделенных из зерна,относились к видам F. poae, F. sporotrichioides(см. табл. 2).Также были идентифицированы F. graminearum, F. culmorum,F. avenaceum, F. tricinctum, F. arthrosporioides, F. anguioides,F. langsethiae,F. equiseti, F. semitectum, F. heterosporum, F. dimerum, F. oxysporum, F. sambucinum иGibberellafujikuroi. Наиболее типичным представителем микобиоты овса оказался F. poae, который выявили практически во всех образцах из всех обследованных областей, частота встречаемости F. sporotrichioids была значительно ниже (рис. 2). Оба вида принято считать возможными источниками контаминации зерна Т-2, хотя у F. sporotrichioides доля продуцентов выше, а интенсивность токсинообразования выражена гораздо сильнее, чем у F. poae (8, 9).

Рис. 2. Зараженность зерна овса (А) и ячменя (Б) различными видами Fusarium: 1 — F. poae, 2 — F. sporotrichioides, 3 — F. graminearum + F. culmorum, 4 — F. spp. (2007 год).

Т-2 был обнаружен в зерне на всех территориях возделывания с разной частотой и степенью контаминации (см. табл. 2). Роль F. sporotrichioidesв интоксикации овса, по-видимому, весьма существенна. Содержание Т-2, превышающее 100 мкг/кг, отмечено в Псковской, Вологодской и Кировской областях (рис. 3, А). Повсеместно распространенный F. poae также мог быть причастен к накоплению токсина в овсе, поскольку случаи заражения зерна этим видом гриба (доля инфицированных зерен 10-50 %) были достаточно частыми (см. рис. 2, А).
На ячмене встречаемостьвидов F. sporotrichioides и F. poae и степень поражения ими зерна была сходной (см. рис. 2). Случаи контаминации Т-2 в количествах 100 мкг/кг и более отмечали при обследовании зерна из Псковской области (см. рис. 3, А).

Виды F. graminearum и F. culmorum, известные способностью к активному накоплению другого токсина трихотеценового ряда — ДОН, не были найдены на зерне из Ленинградской и Псковской областей, однако достаточно часто встречались в овсе из Кировской области. В Вологодской области F. graminearum был обнаружен в двух из шести исследованных образцов овса и в одном из пяти образцов ячменя (см. табл. 2). Наибольшую степень заражения этим грибом (10 %) отмечали у сорта овса Фухс (хозяйство «Майский», Вологодская обл.) (см. рис. 2, А). Ранее при выборочном микологическом исследовании зерна из Новгородской, Кировской и Вологодской областей нам не удавалось обнаружить F. graminearum.

Рис. 3. Содержание Т-2 токсина (А) и дезоксиниваленола (Б) в зерне овса (а) и ячменя (б), зараженном грибами рода Fusarium, в разных областях возделывания: 1 — Новгородская, 2 — Ленинградская, 3 — Псковская, 4 — Вологодская, 5 — Кировская (2007 год).

Вид F. culmorum, который раньше относили к доминирующим патогенам зерна в регионе (1, 10), был найден в образцах овса сортов Кречет и Аргамак и ячменя сорта Но-вичок (ОАО «Среднеив-кино», Кировская обл.). Максимальная зараженность зерна этим видом составляла 4,1 %.

Частота обнаружения ДОН в овсе (34 положительных образца из 50) и ячмене (9 из 20) не соответствовала распространению его продуцентов (см. табл. 2). В трех областях (Новгородская, Псковская и Вологодская) контаминация овса ДОН была повсеместной, отмечены случаи накопления значительных количеств (1000 мкг/кг и более) этого токсина (см. рис. 3, Б). Кроме того, образцы, загрязненные ДОН, встречались и в тех областях (Ленинградская, Псковская), где продуцирующих видов (F. graminearum и F. culmorum)обнаружено не было (см. табл. 2). В Псковской, Вологодской и Кировской областях 9 из 14 исследованных образцов ячменя содержали ДОН, причем загрязненность была существенно ниже, чем у овса, и составляла 24-239 мкг/кг (см. табл. 2, см. рис. 3, Б). В ячмене из Ленинградской области (6 образцов) ДОН обнаружить не удалось.

Случаи соответствия между зараженностью F. graminearum и контаминацией ДОН были зафиксированы только для отдельных образцов. В двух образцах овса из Вологодской области, инфицированных F. graminearum (2 и 10 %), содержание ДОН составляло 889 и 3155 мкг/кг, в образце из Новгородской области (8,2 %) — 998 мкг/кг. В четырех образцах овса из Кировской области, зараженных F. graminearum (0,5-1,8 %) и F. culmorum (1,0-4,1 %), токсин обнаружен в количествах от 54 до 1620 мкг/кг. Образец ячменя из Вологодской области со степенью инфицированности F. graminearum 5,6 %содержал 100 мкг/кг ДОН. В то же время часто наблюдалась контаминация зерна ДОН при отсутствии в нем указанных видов Fusarium и, наоборот, отрицательный результат токсикологического анализа был получен для ячменя, инфицированного F. culmorum.

Несмотря на достаточно высокую чувствительность иммуноферментного анализа, зеараленон в количестве 182 мкг/кг был найден только в одном образце овса из Вологодской области. Способностью продуцировать ЗЕН обладают многие виды фузариозных грибов, однако их потенциал недостаточен для существенного накопления этого метаболита в зерне.

В составе микобиоты зерна были выявлены и другие представители рода Fusarium. В нескольких образцах овса из Новгородской, Псковской и Вологодской областей впервые обнаружены штаммы недавно описанного европейскими исследователями вида F. langsethiae(11), интенсивно продуцирующего Т-2. Так, в одном из образцов сорта Боррус (хозяйство «Красная Звезда», Вологодская обл.) зараженность F. langsethiae составила 5 %, а количество Т-2 в зерне — 114 мг/кг.

Таким образом, в 2007 году на севере Нечерноземья грибами рода Fusarium было заражено 90 % исследованных образцов зерна овса и ячменя. Наиболее распространенные виды — F. poae, F. sporotrichioides. Также выявлены нетипичные для этого региона виды F. graminearum и F. langsethiae, являющиеся продуцентами опасных микотоксинов. Токсины ДОН и Т-2 обнаружены в зерне на всей исследованной территории, однако их наиболее высокое содержание отмечено в Псковской, Новгородской, Вологодской и Кировской областях. В связи с обнаружением опасных патогенов необходимо усилить контроль за качеством зерна из Нечерноземья, используемого в производстве кормов. Представленная работа служит примером совместного микологического и токсикологического исследования состояния возделываемого зерна. Подобный подход весьма полезен как в научном, так и в практическом аспекте и заслуживает распространения на другие регионы страны.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Л е в и т и н  М.М.,  И в а щ е н к о  В.Г.,  Ш и п и л о в а  Н.П. и др. Возбудители фузариоза колоса зерновых культур и форм проявления болезни на северо-западе России. Микол. и фитопатол., 1994, 28 (3): 58-64.
2. К о н о н е н к о  Г.П. Система микотоксикологического контроля объектов ветеринарно-санитарного и экологического надзора. Автореф. докт. дис. М., 2005.
3. Л ь в о в а  Л.С. Особенности хранения и переработки зерна, пораженного фузариозом. Тез. докл. науч.-координац. совещания 19-22 октября 1992 года. Краснодар, 1992: 4-7.
4. K o s h i n s k y  H.A.,  K h a c h a t o u r i a n s  G.G. Trichothecene synergism, additivity and antagonism: The significance of the maximally quiescent ratio. Natural Toxins, 1992, 1: 38-47.
5. Основные показатели сельского хозяйства в России в 2005 году. М., 2006.
6. G e r l a c h  W.,  N i r e n b e r g  H. The genus Fusarium — a Pictorial Atlas. Berlin, Germany, 1982.
7. Г а в р и л о в а  О.П.,  Г а г к а е в а  Т.Ю.,  Б у р к и н  А.А. и др. Фузариоз зерновых культур на Волосовском государственном сортоучастке Ленинградской области. Вест. защиты растений, 2009, 4: 37-43.
8. T h r a n e  U.,  A d l e r  A.,  C l a s e n  P.E. e.a. Diversity in metabolite production by Fusarium langsethiae, Fusarium poae, and Fusarium sporotrichioides. Int. J. Food Microbiol., 2004, 95: 257-266.
9. K o n o n e n k o  G.,  B u r k i n  A. T-2 production as a possible taxonomy marker for Fusarium sporotrichioides and Fusarium poae species. Proc. European Fusarium Seminar 19-22 September 2006 (Book of abstracts). Netherlands, 2006: 51.
10. Ш и п и л о в а  Н.П.,  Г а г к а е в а  Т.Ю. Фузариоз колоса и зерна в северо-западном регионе России. Защита растений, 1992, 11: 7-8.
11. T o r p  M.,  N i r e n b e r g  H.I. Fusarium langsethiae sp. nov. on cereals in Europe. Int. J. Food Microbiol., 2004, 95: 247-256.

MYCOLOGICAL INFECTION BY Fusarium STRAINS AND MYCOTOXINS CONTAMINATION OF OATS AND BARLEY GRAIN IN THE NORTH OF NONCHERNOZEM’E

O.P. Gavrilova¹, T.Yu. Gagkaeva¹, A.A. Burkin², G.P. Kononenko²

The authors made complex estimation of oats and barley grains of the 2007 harvest from farms of Novgorodskaya, Leningradskaya, Pskovskaya, Vologodskaya and Kirovskaya oblast’ on my-coinfection by Fusarium and toxins contamination — T-2, deoxynivalenole and zearalenone.

Key words: grain, fusariosis, fusariotoxins.

Оформление электронного оттиска