Распространенность грибов рода Fusarium в зерне яровой пшеницы в южной лесостепи республики Башкортостан

Хайруллин Р.М., Кутлубердина Д.Р.

Башкирский государственный аграрный университет, г. Уфа

РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ГРИБОВ РОДА FUSARIUM В ЗЕРНЕ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

Проведен анализ распространения фузариоза зерна яровой пшеницы репродукции 2007 года южной лесостепной природно-сельскохозяйственной зоны Республики Башкортостан. Выявлены виды Fusarium sporotrichioides, Fusarium poae, Fusarium oxysporum, Fusarium avenaceum, Fusarium graminearum, Fusarium culmorum, Fusarium acuminatum, Fusarium tricinctum, Fusarium sambucinum, Fusarium subglutinans, Fusarium equiseti. Средняя зараженность зерна составила 12,7%. По частоте встречаемости доминировали виды F. sporotrichioides и F. poae. Степень зараженности зерна различалась по районам зоны. Самой высокой она была на семенах сортов Омская-35, Башкирская-24 и Казахстанская-10. По сравнению с прошлым десятилетием наметилась тенденция возрастания распространенности фузариоза зерна, а также смена видового разнообразия вызывающих его грибов рода Fusarium.

В настоящее время отмечают возросшую роль микроскопических грибов в патологии человека, при этом отчетливо обозначилась тенденция увеличения поражений, вызываемых их токсинами. Эти микроорганизмы, отличающиеся между собой по морфологическим признакам, способам размножения и питания, циклам развития и местообитания, а также по степени патологического воздействия на организм человека и животных, образуют обширную и гетерогенную группу. В сельском хозяйстве известно свыше 350 видов токсигенных грибов, поражающих культурные растения, и более 300 образуемых ими токсинов [1]. Заражая сельскохозяйственные культуры, эти грибы загрязняют зерно отравляющими веществами и часто снижают также продуктивность растений на 40-50%.

Наиболее опасными фитопатогенными токсинообразующими грибами являются виды рода Fusarium. Поражая генеративные органы злаковых культур, они не только заражают зерно и загрязняют его токсинами в период вегетации, но и продолжают развитие на зерне при хранении, многократно увеличивая содержание в нем фузариотоксинов. Среди них широко распространены дезоксиниваленол (вомитоксин, ДОН) и зеараленон, а также Т-2 токсин с выраженными токсическими свойствами [2, 3]. В большинстве регионов мира дезоксиниваленол и Т-2 токсин выявляют в качестве контаминан-тов зерна, в первую очередь пшеницы [4-8]. Наряду с образованием ДОН и Т-2 токсина грибы рода Fusarium способны продуцировать и другие трихотеценовые микотоксины [9], которых более 190, из них опасными считаются 10.

В последние годы найдены новые фузарио-токсины [9]: вортманин (продуценты

F. аvenaceum, F. oxysporum, F. sambucinum) - модифицированный стероид, вызывающий проявление геморрагических симптомов у лабораторных животных; фузарохроманоны (продуцент F. equiseti), вызывающие у птиц симптомы тибиальной дисхондроплазии; фумонизины (продуцент F. moniliforme) - смешанные полиэфиры высших поликислот, проявляющие мутагенную активность и, как полагают, ответственные за развитие лейкоэнцефаломации у сельскохозяйственных животных.

К наиболее распространенным алиментарным микотоксикозам людей и животных относятся фузариотоксикозы: споротрихиеллоток-сикоз (вызывают F. sporotrichioides и F.poae), фу-зариограминеаротоксикоз (F. graminearum и F. culmorum), фузарионивалетоксикоз (F. avenaceum, F. graminearum, F. nivale). Все они характеризуются поражением желудочно-кишечного тракта, кроветворных и иммуноком-петентных органов [19].

Согласно В.Д. Недорезкову (2002), в последние годы в Республике Башкортостан, как и в некоторых других регионах России, ухудшилось фитосанитарное состояние посевов, возрос ущерб от болезней растений, в том числе и от фузариоза. По данным семенных инспекций России, 80% партий семян зерновых культур заражено фузариозом [12]. В результате проведенного многолетнего мониторинга товарных партий семенного, пищевого и фуражного зерна установлено, что 60% из них были поражены фузариозом, а 12% содержали фузариотоксины в регистрируемых количествах. Это выводит товарное зерно не только из категории продовольственного, но и делает его непригодным для кормовых целей.

На основании вышеизложенного целью исследований явилась оценка зараженности зерна яровой пшеницы фузариозом в одной из основных зерносеющих зон Республики Башкортостан - южной лесостепи, а также выявление доминирующих видов этих грибов.

Материалы и методы исследования

Образцы зерна пшеницы были получены из южной лесостепной природно-климатической зоны республики - одной из наиболее благоприятных для получения зерна яровой пшеницы [12]. Семена отбирали в следующих районах (с севера на юг зоны): Илишевский, сорта Омская-35 и Казахстанская-10; Дюртюлинский - Омская-35, Башкирская-24, Воронежская-12, Казахстанская-10, Ирень, Жница; Кушнарен-ковский - Казахстанская-10; Уфимский - Омс-кая-35; Кармаскалинский - Омская-35, Башкирская-24, Башкирская-26, Казахстанская-10, Симбирка. Отбор колосьев на посевах пшеницы проводился случайным образом по диагонали поля в фазу полной спелости (август -сентябрь).

Фитоэкспертизу проводили в сентябре-ноябре. Для выделения грибов рода Fusarium из семян использовали метод Н.А. Наумовой (1970) и J. de Tempe (1961): из средней пробы исследуемого образца (50 г) анализировали 100 семян. Их промывали под струей водопроводной воды в течение 2 часов, затем поверхностно дезинфицировали 1 минуту 0,1%-ным раствором азотнокислого серебра и тщательно промывали в стерильной воде. Затем просушивали между слоями стерильной фильтровальной бумаги и раскладывали по 10 штук в чашки Петри на поверхность картофельно-сахарозного агара (КСА). Чашки инкубировали при температуре 23-25 оС с 12-часовым фотопериодом. На 5-7-е сутки учитывали зараженность семян видами грибов Fusarium (количество инфицированных зерновок, приходящихся на 100 семян образца). Затем колонии грибов отсеивали в стерильные чашки на поверхность КСА или агара Чапека. Виды грибов идентифицировали на 15-е или 30-е сутки. Видовое название грибов приведено в соответствии с определителями Х. Ниренберг (1982) и К. Буса (1979).

Зараженность семян образцов тем или иным видами гриба определяли по количеству инфицированных ими зерновок, приходящих-

ся на 100 семян образца. Частоту встречаемости (распространенность) видов учитывали по количеству семян образца, в которых встречался данный вид [17]. Для каждого изученного образца устанавливали процентное соотношение видов.

Результаты и обсуждение

Результаты анализа зараженности семян яровой пшеницы грибами рода Fusarium и их преобладающие виды в южной лесостепи Республики Башкортостан в 2007 г. приведены в таблице 1. В ходе исследования выявлено, что средняя зараженность семян видами Fusarium в этой природно-сельскохозяйственной зоне составила 12,7%. Наибольшая зараженность наблюдалась в районах: Кушнаренковский (сорт Казахстанская-10, 36%), Дюртюлинский (сорта Омская-35, 21% и Башкирская-24, 19%), Кармаскалинский (сорт Омская-35, 17%). По данным литературы известно, что в 1990-е годы зараженность семян пшеницы фузариозом в Республике Башкортостан колебалась от 0,4% до 6,0% [10]. Наши же результаты свидетельствуют о существенном увеличении заселенности семян яровой пшеницы грибами этого рода.

Зараженность зерна зависела от сорта пшеницы. Так, семена сортов Омская-35 и Башкирская-24 в хозяйствах Дюртюлинского и Кармас-калинского районов более всего были заселены фузариями, соответственно на 21% и 19%, 17% и 13%, а сортов Казахстанская-10, Ирень, Жница - только до 8%.

В целом среди видового разнообразия преобладали F. sporotrichioides и F. poae, которые относятся к особо опасным токсинообразующим грибам, так как продуктом их метаболизма является Т-2 токсин. Распространены также виды F. avenaceum, F. graminearum, F. culmorum, F. acuminatum. Встречались виды F. tricinctum, F. sambucinum, F. subglutinans, F. equiseti, F. oxysporum. Согласно данным Е.А. Пирязевой (2001), в 1990-е годы на фуражном зерне Уральского региона в качестве преобладающего кроме F. poae был обнаружен вид F. avenaceum.

Во всех обследованных районах преобладала скрытая форма заражения зерновок (внешне здоровые, всхожие, хорошо выполненные семена, имели нормальный блеск, налет гриба отсутствовал; фузариозная инфекция была локализована преимущественно в плодовой и се-

Таблица 1. Распространенность фузариоза в зерне яровой пшеницы в южной лесостепи Республики Башкортостан

Район Сорт Зараженность образца, % Доминирующие виды

Илишевский Омская-35 17 F. sporotrichioides F. poae

Казахстанская-10 3 F. sporotrichioides

Дюртюлинский Омская-35 21 F. avenaceum F. graminearum

Башкирская-24 19 F. avenaceum F. culmorum F. graminearum

Воронежская-12 11 F. sporotrichioides F. graminearum

Казахстанская10 8 F. poae F. acuminatum

Ирень 6 F. acuminatum

Жница 4 F. acuminatum

Кушнаренковский Казахстанская-10 36 F. avenaceum F. culmorum F. graminearum F. sporotrichioides

Уфимский Омская-35 12 F. sporotrichioides F. poae

Кармаскалинский Омская-35 17 F. poae

Башкирская-24 13 F. sporotrichioides F. poae F. acuminatum

Башкирская-26 11 F. sporotrichioides

Симбирка 9 F. sporotrichioides F. poae

Казахстанская-10 4 F. sporotrichioides F. acuminatum

Среднее значение 12,7

Таблица 2. Встречаемость основных токсинообразующих грибов в исследованных образцах

Район Сорт F. poae F. sporotrichio ides F. culmorum F. graminearum F. avenaceum Другие виды

Илишевский Омская-35 37,5 62,5 - - - -

Казахстанская-10 - 66,7 - - - 33,3

Дюртюлинский Омская-35 14,3 14,3 - 28,6 19,0 23,8

Башкирская-24 - - 15,8 31,6 15,8 36,8

Казахстанская-10 12,5 - - 25,0 12,5 50,0

Ирень 16,7 16,7 - 33,4 - 33,2

Жница 25,0 - - - - 75,0

Воронежская-12 - 18,2 - 27,3 9,1 45,4

Кушнаренковский Казахстанская-10 2,6 10,5 10,5 6,57 27,6 42,2

Уфимский Омская-35 66,6 25,0 - - - 8,4

Кармаскалинский Омская-35 29,4 11,7 - 5,9 11,7 41,3

Башкирская-26 - 91,0 - - 9,0 -

Казахстанская-10 - 25,0 - - - 75,0

Симбирка 33,4 44,4 - - - 22,2

Башкирская-24 7,7 23,0 - - 15,4 53,9

Среднее значение 16,4 27,3 1,75 10,5 8,0 36,1

менной оболочках). На зерне пшеницы сорта Казахстанская-10 из Кушнаренковского района помимо скрытой формы заражения семян наблюдалась и явная пораженность (формирование розового налета со спороношением гриба, побеление колосков и зерновок, разная степень ее деформации).

По данным литературы известно [10], что при инокуляции растений пшеницы в период цветения грибами В. graminearum, В. си1тотт и В. аьетсеит развивается явная форма болезни, тогда как виды секции БрогоЫсЫе11а - В. роае, В. зротЫсктйез и В. ЫстсЬит вызывают преимущественно скрытую форму, с незначительным количеством деформированных и белесых зерен. При микроскопировании выделенных грибов на зерне сорта Казахстанская-10 было установлено доминирование таких видов, как В. аюепасеит В. graminearum, В. си1тогит, В.роае и В. зрогоЫсктйез (таблица 2).

Для каждого изученного образца мы установили процентное соотношение основных возбудителей фузариоза зерна, составляющих основу патогенного комплекса на яровой пшенице (В. роае, В. зрогоЫсктйез, В. си1тогит, В. graminearum и В. аюепасеит). Среди данных видов доминирующее положение занимали два: В. зротЫсктё-ез и В.роае (таблица 2); частота встречаемости их в партиях зерна составляла 82% (из 17 анализированных образцов встречался в 14 образцах) и 70% (в 12 образцах) соответственно. В среднем зараженность яровой пшеницы в южной лесостепи грибом В. зротМсктйез составила 27,3%, В.роае - 16,4%.

Вторая, умеренная по частоте встречаемости группа фузариев - В. аюепасеит (47%, в 8 образцах) и В.graminearum (41,2%, в 7 образцах). Средняя зараженность зерна этими грибами составила 8,0% и 10,5% соответственно. Минимальная частота встречаемости обнаружена у вида В. сиЫотт (11,7%, в 2 образцах).

Самая высокая зараженность яровой пшеницы грибом В. зротЫсктё-ез наблюдалась в Кармаскалинском (сорт Башкирская-26, 91% и Симбирка, 44,4%) и Илишевском районах (сорт Омская-35, 62,5% и Казахстанская-10, 66,7%). Менее всего данным грибом было заражено зерно сорта Казахстанская-10 (9,2%) Кушнаренковского района. Высокая распространенность В. роае обнаружилась в Уфимском районе на сорте Омская-35 (66,6%), а самая низкая - в

Кушнаренковском районе на сорте Казахстанс-кая-10 (2,6%).

Вид В. graminearum доминировал на зерновках пшеницы трех сортов Дюртюлинского района - Ирень (33,4%), Башкирская-24 (31,6%) и Омская-35 (28,57%), а В. avenaceum - на сортах Казахстанская-10 (Кушнаренковский район, 27,6%) и Омская-35 (Дюртюлинский район, 19,05%).

В Илишевском и Уфимском районах на всех сортах были выявлены только два основных токсинообразующих вида - В. sporotrichioides и В. poae без видимых признаков болезни (скрытая зараженность). В. culmorum обнаружился всего на двух сортах и в двух районах - Дюртю-линском и Кушнаренковском. В этих же районах было выделено большинство видов фуза-риев (таблица 2). В данных районах помимо скрытой формы проявления болезни присутствует и в немалой степени явная форма.

Все основные токсинообразующие виды кроме F. culmorum были выделены из зерновок сорта Омская-35. Также слабоустойчивым к фу-зариозной болезни оказался сорт Башкирская-24. Самая высокая зараженность семян пшеницы составила 36% (Кушнаренковский район), а наименьшая - 3% (Илишевский район). Таким образом, средняя зараженность составила 12,7% и по сравнению с данными 1990-х годов возросла в 4 раза. Это может быть связано с расширением масштабов передвижения семенного материала между регионами и снижением эффективности контроля над развитием болезней зерна.

Таким образом, в южной лесостепи Республики Башкортостан по распространенности в зерне пшеницы доминирующее положение занимали два вида фузариев: В. sporotrichioides и В.poae, вызывающие скрытую форму заражения семян. Вторая по частоте встречаемости группа возбудителей фузариоза - В. avenaceum и В. graminearum, продуценты ДОН и ниваленола, вызывающие явную форму проявления болезни. Это свидетельствует о том, что в основной зерносеющей зоне республики может наблюдаться не только скрытая, но и в достаточном количестве явная форма фузариоза зерна. По сравнению с прошлым десятилетием, когда явная зараженность зерна не превышала 1-2% [18], наметилась тенденция ее возрастания на колосе, так же как и смена видового разнообразия грибов рода Fusarium, поражающих семена яровой пшеницы.

Список использованной литературы:

1. Кудаярова Р.Р. Микотоксины. Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в агропромышленном производстве // Материалы Всероссийской научно-практической конференции в рамках XVII Международной специализированной выставки «АгроКомплекс-2007». - Уфа: Башкирский ГАУ, 2007. - Ч. 2. - С. 79.

2. Тутельян В.А., Кравченко Л.В. Микотоксины (медицинские и биологические аспекты). - М.: Медицина, 1985. - 319 с.

3. IARC. Some naturally occurring substances: food items and constituents, heterocyclic aromatic amines and mycotoxins / IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risks to human. - V.56. - Lyon, 1993.

4. Ueno Y., Tanaka T. Worldwide occurrence of Fusarium micotoxins in cereal and foods / Joint FAO/WHO/UNEP Second International Conference on Mycotoxins - Bangkok, Thailand, 1987. - P.1-8.

5. Scott P.M. The natural occurrence of tricothecenes / Tricothecene mycotoxicosis: Pathophysiologic effects (ed. V.R. Beasley). -CRC Press Inc., Boca Raton, FL, 1989. -V.I. - P.2-26.

6. Scott P.M. Thrichothecenes in grains // Cereal Foods World. - 1990. - V.35. - N>7. - P.661- 666.

7. Scott P.M. Multi-year monitoring of Canadian grains and grain-based foods for trichothecenes and zearalenone // Food Addit. Contam. - 1997. - V.14. - №4. - P.333-339.

8. Tutelyan V.A., Eller K.I., Sobolev V.S. et. al. A survey of the occurrence of deoxynivalenol in wheat from 1986-1988 harvests in the USSR // Food Addit. Contam. - 1990. - V.7. - №4. - P.521-525.

9. Иващенко В.Г., Шипилова Н.П., Назаровская Л.А. Фузариоз колоса хлебных злаков. - СПб. - Пушкин: ВИЗР, 2004. -164 с.

10. Иващенко В.Г., Шипилова Н.П. Грибы рода Fusarium на семенах хлебных злаков в основных зерновых регионах России. - СПб. - Пушкин: ВИЗР, 2004. - 20 с.

11. Недорезков В.Д. Биологическая защита пшеницы в условиях Южного Урала. - М.: Изд-во МСХА, 2002. - 173 с.

12. Монастырский О.А., Алябьева Н.Н. Способность сортов пшеницы, тритикале и ячменя накапливать в зерне фузарио-токсины // Защита и карантин растений. - 2007. - №10. - С. 19-21.

13. Наумова Н.А. Анализ семян на грибную и бактериальную инфекцию. - Л.: Колос, 1970. - 208 с.

14. de Tempe J.. International Seed-testing Association. Handbook of seed health-testing. - Wagenengen, 1961. - S1.

15. Gerlach W., Nirenberg H. The Genus Fusarium - a pictorial atlas-mitteilungen aus der biologischen bundesanstalt fw land- und forstwirtschaft. - Berlin: Springer-Velag, 1982. - Heft 209. - 406 s.

16. Booth C. The Genus Fusarium of Commonwealth Mycological. - Inst. Kew, Survey: England, 1979. - 237 p.

17. Чумаков А.Е. Методы учета болезней растений. - Указатель болезней сельскохозяйственных растений. - Л.: ВИЗР, 1971. - Вып. 1. - С. 5-14.

18. Пирязева Е.А. Санитарно-микотоксикологическая характеристика зернофуража Уральского и Западно-Сибирского регионов / Автореф. дисс. канд. биол. наук. - М., 2001. - 18 с.

19. Билай В.И., Пидопличко Н.М. Токсинообразующие микроскопические грибы. Микотоксикозы. - Киев: Наукова Думка, 1970. - 126 с.