0
Экологический клуб
 
"STENUS"
 
 
 
Калужский краеведческий Интернет-портал


 
Булахова Н.С.   Микотоксинообразующая микрофлора зерна озимой ржи в Калужской области   / /   ИЗВЕСТИЯ КАЛУЖСКОГО ОБЩЕСТВА ИЗУЧЕНИЯ ПРИРОДЫ. Книга седьмая. (Сборник научных трудов)   Под ред. С.К. Алексеева и В.Е. Кузьмичева   Калуга:   КГПУ им. К.Э. Циолковского   -   2006 C. 31-39.



Микотоксинообразующая микрофлора зерна озимой ржи

в Калужской области


Н.С. Булахова

ФГТ станции защиты растений в Калужской области, Калуга


Резюме: Статья посвящена изучению микотоксинообразующей микрофлоре зерна озимой ржи в Калужской области. Приводятся данные о поражения зерна некоторых сортов озимой ржи порозовением и бактериозами в районах Калужской области и воздействие на всхожесть различных сортов озимой ржи при заражении Erwinia rhapontici.

Двадцатое столетие оставило в наследство грядущему веку целый ряд проблем, во всех отраслях хозяйственной деятельности человечества, затрагивающие экологию планеты. Не обошли экологические проблемы и сельское хозяйство. К концу прошлого столетия в этой сфере обозначились две основные мирового масштаба проблемы:

– восстановление плодородия пахотных почв;

– накопление в сельскохозяйственной продукции токсинов, вырабатываемых фитопатогенными грибами. Обе проблемы неразрывно связаны между собой.
Проблема накопления токсинов появилась как результат сложившейся в прошлом столетии традиционной системы земледелия. Под действием широко применяемых химических средств защиты произошел сдвиг в микромире агроценозов. Фитопатогенные грибы, которые занимали в этом мире 5% видового состава успешно были подавлены, а их место заняли сапрофитные виды грибов, не вызывавшие ранее заболеваний растений. К концу 20 столетия уже четко прослеживалась переориентация сапрофитов. Из безвредной группы они превратились во вредоносную. Вредоносность ряда сапрофитов характеризуется быстрым распространением в посевах сельскохозяйственных культур, снижением урожая последних на 25-30%, загрязнением его токсинами, вырабатываемыми этими грибами в процессе жизнедеятельности на пораженном растении. Заражая продуктивные растения токсины резко ухудшают потребительские качества сельскохозяйственного пищевого сырья: биологическую полноценность и безопасность, делают его опасным для теплокровных.
Микотоксины особенно в больших концентрациях накапливаются в зерне и плодах высокопродуктивных сортов. В настоящее время микотоксины - одни из главных загрязнителей урожая всех сельскохозяйственных культур. Они очень устойчивы к физическому и химическому воздействию: не разлагаются при длительном кипячении, брожении. На настоящий момент времени неизвестны химические препараты, нейтрализующие микотоксины, находящиеся в продуктах потребления. Микотоксины не разрушаются при кулинарной обработке, хлебопечении. По данным ООН более 80% мирового сбора урожая продкультур (около 2 млрд. тонн пищевой сельхозпродукции), ежегодно производимых на планете, загрязнено микотоксинами.
При использовании кормов, содержащих микотоксины на уровне предельно допустимых концентраций, снижаются их пищевая ценность: в рационе свиней более чем на 30%, птицы – на 50%, молодых животных – на 25%.
Ежегодные потери урожая от загрязнения микотоксинами в США составляют боле 1 млрд. долларов (цифра потерь по нашей стране автору не известна).
Полный ущерб от грибов-микотоксикантов для человека в полной мере не оценен, так проблема находится в стадии изучения. На настоящий момент доподлинно установлено, что ряд токсинов – сильные канцерогены, мутагены, задерживают биологическое развитие теплокровных, вызывают непрекращающуюся диарею у сельскохозяйственных животных, яловость и аборты у крупнорогатого скота.
Из всех видов грибов-фитопатогенов наиболее распространены и вырабатывают токсины, обладающие сильным общетоксическим, иммунно-депрессивным, мутагенным, канцерогенным и психотропным действием, грибы рода фузариум, аспергиллы и пенициллы.
Проблема токсинообразующих грибов и микотоксинов имеет большое международное значение. Она разрабатывается в рамках ФАО (ЮНЭП) ВОЗ – «Борьба с загрязнением пищевых продуктов. Микотоксины». «Международная кооперация по технологиям послеуборочной переработки зерна и исследованию его качества.». Россия ни в одной программе в конце прошлого столетия не участвовала.
К настоящему времени известно не менее 300 микотоксинов потенциально опасных для человека.
Список микотоксинов ежегодно пополняется 4-5 новыми токсинами с ярко выраженным токсичным действием для теплокровных. На сегодняшний день изучено более 360 видов токсикогенных грибов и свыше 200 образуемых ими микотоксинов.
За последние 50 лет широкое распространение получило возделывание сельскохозяйственных культур по интенсивным технологиям. Как следствие, началось быстрое увеличение числа токсогенных грибов. Особенно опасны виды токсогенных грибов, паразитирующих на зерновых и зернобобовых культурах. Микотоксины, вырабатываемые патогенами в больших количествах концентрируются в наиболее ценных частях урожая.
По данным зарубежных и отечественных исследователей токсикогенные грибы делятся на основные группы.
К первой группе принадлежат роды Fusarium, Alternaria, Trichotecium, Mirotecius [Монастырский, 1998]. Поражение растений этими видами происходит еще в поле и образуемые ими токсины накапливаются в большей степени в зерне. В настоящее время хорошо изучены загрязнения зерна токсинами фузариозных грибов. Особенно хорошо изучен токсиномикоз гриба Fusarium graminearum Schwabe – Билай, вызывающий явление «пьяный хлеб». При заражении отдельными видами Фузариумов пораженное зерно покрывается мицелием гриба, окрашенным в розовый цвет и нередко приобретает розовую окраску.
Появление фузариозного зерна и розовоокрашенности зависит от погодных условий, складывающихся при наливе и созревании зерна. Количественный показатель этого феномена находится в зависимости от влажности воздуха и наличия свободной атмосферной влаги в период уборки и последующего хранения на току убранного зерна.
В Калужской области наиболее сильно розовоокрашенность развивается на зерне ржи, отмечается в отдельные фазы вегетации на зерне ячменя и пшеницы. На ржи в благоприятные для развития заболевания годы показатель розовой окраски достигал 26 и более процентов, что создавало немалые трудности с реализацией зерна и приносило хозяйствам области немалые экономические потери.
Показатель розовоокрашенного и фузариозного зерна при заготовке продовольственного зерна регламентируется ГОСТ и не должен превышать 3% для зерна, используемого на пищевые цели. В силу того, что розовоокрашенность зерна ржи в Калужской области из года в год превышала допустимые ГОСТ величины, возникала необходимость изучения этого явления и разработки мер, снижающих этот показатель до допустимых величин.
К началу изучения явления розовой окраски ржи в Калужской области был опубликован ряд работ, в которых освещался этот вопрос - В.И. Потлайчук, А.Л. Семенова [1978], И.Ф. Кузнецова [1975, 1977], Н.Б. Кузнецова, Э.В. Болтнянская [1982]. В них указывалось, что порозовение зерна может быть вызвано рядом причин биологического и физического характера, это полностью совпадало с практическими наблюдениями, проводимыми специалистами станции защиты растений.
По данным ВНИИ зерна и продуктов его переработки порозовение зерна вызывают виды Alternaria, вырабатывая красные и оранжевые пигменты, являющиеся гидрооксипроизводными антрохинонов, которые мало токсичны и не требуют регламентации.
Кроме того, порозовение зерна вызывают пигменты, выделяемые грибом Мицелиа стерилиа [Ордин, 1973; Козловский и др. 1989; Шевченко и др.,1992].
На бактериальное происхождение явления порозовения зерна ржи и пшеницы (многие сапрофитные и фитопатогенные микроорганизмы) указывают Е.Н. Мишустин, Л.А. Тресвятский [1963], Л.Н. Буткова, Р.И. Щекочихина [1969], Г.Н. Аведжанова, А.Е. Чумаков [1976], Ю.Н Шнейдер, М.К. Илюхина [1979], К.В. Попкова с соавт. [1979].
За рубежом ученые установили, что основную роль в этом явлении играют бактерии рода Enterobacteriaceal рода Erwinia. К концу девяностых годов прошлого столетия в странах Европы причиной порозовения зерна пшеницы считалась Erwinia rhapontici [Millard, Burkholder, 1926], и она внесена в список Европейской организации по защите растений (ЕРРО) как патоген, вызывающий порозовение зерна пшеницы.
В 1996 году, проводя исследования феномена розовоокрашенности зерна ржи в Калужской области, ВНИИ фитопатологии впервые в России выделил из образцов, взятых в 96 хозяйствах области, бактерию Erwinia rhapontici, установил ее фитопатогенноть.
Целью проводимых исследований были:
  1. Изучение состава микрофлоры порозовевшего зерна ржи.
  2. Определение патогенности выделенных бактерий и их способности вызывать симптомы порозовения.
  3. Идентификация бактерий, вызывающих порозовение зерна.
При определении видовой принадлежности бактерий изучались морфологические культурально-биохимические патогенные свойства общепринятыми методами [Матвекева, Чумаевская, 1986; Schaad et al, 1989].
На протяжении всех лет, в течение которых проводились исследования, порозовение зерна носило массовый характер. Розовые семена наряду с нормально выполненными были чаще щуплыми и недоразвитыми, всхожесть последних часто не превышала 25-30%. При растирании таких зерен в ступке с водой розовая окраска зерен усиливалась и концентрировалась над зародышем. Окраска зерна никогда не имела фиолетовых оттенков, что часто свойственно токсичным фузариозам.
При проведении бактериологического анализа из семян партий содержащих зерна с розовой окраской были выделены возбудители базального и черного бактериозов. Процент розовых семян в зависимости от сорта колебался в среднем от 2% до 18%.
При проведении фитоэкспертизы и микробиологического анализа семян, как окрашенного, так и неокрашенного зерна урожая 1992-1996 гг, проводимого на СТАЗР и во ВНИИ фитопатологии ни в одной партии не выявлен возбудитель токсического фузариоза Fusarium graminearum. Грибная микрофлора как здорового, так и розовоокрашенного зерна была однообразна и была представлена главнм образом видами родов Penicillium, Mucor, Alternaria, Cladosporium и только некоторые зерновки имели незначительное количество (1-2%) Fusarium oxysporum. В отдельных партиях на СТАЗР был выделен гриб мицелиа стерилиа.
Бактериальная микрофлора кроме названных возбудителей черного и базального бактериоза была представлена бактериями из семейства Enterobacteriaceal, Bacillaceal, Pseudomonodaceal, микрококков и дрожжей. Преобладали виды Erwinia herbicola и Bacillus subtilis, повсеместно обитающие на зерне колосовых культур.

Таблица 1. Средний процент поражения зерна озимой ржи порозовением и бактериозами в районах Калужской области.

Район

Количество обследованных хозяйств

Содержание зерна с розовой окраской (%)

Пораженность базальным и черным бактериозом

Бабынинский

4

17,6

10,7

Барятинский

4

7,8

15,8

Дзержинский

10

16,1

3,7

Думиничский

4

10,5

4,0

Жиздринский

9

7,8

12,3

Кировский

13

6,9

13,5

Козельский

1

12,0

6,0

Куйбышевский

4

2,0

2,0

Малоярославецкий

1

7,7

11,3

Мещовский

15

9,0

1,3

Мосальский

9

16,0

22,6

Перемышльский

6

10,5

17,2

Сухиничский

5

14,0

16,7

Ульяновский

4

11,5

11,0

Ферзиковский

3

12,3

13,8

Юхновский

3

11,6

8,7

Всего хозяйств

95



М+м при Р0,05


10,8+1,9

10,7+1,4



Таблица 2. Средняя пораженность некоторых сортов озимой ржи порозовением на территории Калужской области.

Урожай
год

Восход - 1

Талловская

Пурга

Новозыбковская

Фея

Пуховчанка

Вересень

1993-1994

7,9

8,0

5,4

4,7

7,5

6,4

4,4

1994-1995

12,6

11,5

10,5

7,6

7,2

5,7

2,5

Максимальная пораженность сорта Восход-1 в хозяйстве Перемышльского района, колхоз им. Дзержинского – 28%


В 1996 году из партии розовоокрашенного зерна ВНИИ фитопатологии выделил бактерию, образующую на средах с углеводами вязкие розовые колонии и отнес ее к виду Erwinia rhapontici, считающуюся патогеном зерна пшеницы во многих странах.

В результате исследований были выделены 2 изолята бактерий, патогенных для растений ржи и при инокуляции ее проростков вызывали покраснение корней, семян, побурение кончиков листьев.
Рост растений при поражении этими бактериями замедлялся, листья скручивались. При выдерживании семян в бактериальной суспензии в течение 2 и 4 часов всхожесть последних снижалась (табл.3). При выдерживании семян в суспензии в течении 24 часов всхожесть терялась полностью. Это указывает на патогенность бактерии.


Таблица 3. Всхожесть различных сортов озимой ржи при заражении Erwinia rhapontici (в %)

Изолят

Восход- 1

Вятка

Пурга

Крона

Харьковская

Новозыбковская

Вересень

Контроль

76,7

83,3

81,2

79,1

82,4

76,9

67,9

38 – 3

49,8

33,3

50,7

52,6

53,9

51,2

52,9

750

51,6

64,6

52,9

50,4

52,8

58,1

40,2

752

55,8

58,3

53,2

49,8

48,4

54,3

55,4

402

49,6

41,7

34,9

41,2

50,2

45,6

35,7

410

42,3

54,5

46,7

49,2

51,6

51,2

54,5

1

44,8

40,0

39,8

57,8

53,1

49,4

46,1

3

43,4

45,6

35,8

41,8

43,2

39,8

39,7

5

50,2

25,0

41,7

37,9

49,8

51,2

42,8

Экспозиция в бактериальной среде 4 часа. Контроль – замачивание в стерильной воде.


Таким образом, опираясь на результаты проведенных исследований и анализ литературных данных, можно сделать следующее заключение:
  1. Розовую окраску зерна ржи вызывает фитопатогенная бактерия Erwinia rhapontici Millard, выделяющая розовый пигмент.
  2. В микрофлоре зерна ржи постоянно присутствуют грибы родов Fusarium, Alternaria, Trichotecium, Mucor, Penicillium, вырабатывающие микотоксины, вредные для теплокровных.
  3. Количественный показатель розовой окраски зерна ржи зависит от складывающихся климатических условий в период налива – созревания зерна, от влажности убираемого зерна и длительности его хранения на току.
  4. Грибы родов Mucor, Penicillium, вызывающие плесневение семян, приводят не только к полной потере всхожести последних, но и являются сильными токсикантами. При длительном хранении зерна с признакам плесневения в нем вырабатывается микотоксин патулин, сильнейший канцероген и мутаген.
  5. Розовое окрашивание зерна вызывается бактерией, не вырабатывающей микотоксинов, опасных для теплокровных и человека. Розовоокрашенное зерно можно без регламентации употреблять в пищу животным и людям.
  6. Зерно, пораженное фузариозом, можно использовать на корм скоту только после предварительно проведенного ветлабораторией анализа.
  7. Партии зерна с повышенным содержанием микотоксинов фузариозных грибов, можно использовать в пищу разбавляя их не пораженным зерном.
Проанализировав результаты проведенных исследований, станция защиты растений разработала систему защиты посевов ржи, позволяющую получить зерно ржи, имеющее показатель розовоокрашенности не выше требуемых ГОСТ.


Литература

Буркин А.А., Коропенко Г.П. Микотоксины в кормовом сырье растительного происхождения // Современная микология в России. Москва, 2002.
Кабзитова О.П., Зайченко А.М.. Антибиотические свойства некоторых микотоксинов. Современная микология в России. Москва, 2002.
Можаева Е.В., Назарова Л.Н. Изучение этиологии розовоокрашенности зерна озимой ржи. Большие Вяземы, 1996.
Монастырский О.А. Опасные грибы, сельскохозяйственные аспекты исследований фитопатологических токсинообразующих грибов. Агро 1998. ХХI №10,
Монастырский О.А. Роль культурных растений в эволюции токсинообразующих грибов // Современная микология в России. Москва, 2002.
Потатуркина-Нестерова Н.И., Тарарак Т.Я. Воздействие токсических метаболитов микромицетов Aspergillus flavus на морфофункциональные свойства печени // Современная микология в России. Москва, 2002.
Профилактика и лечение рака доступными средствами. Опыт доктора Корепанова. «Предупреждение плюс». №9, 2006.
Соколова Г.Д., Девяткина Г.А. Особенности борьбы с токсогенными грибами рода Fusarium // Современная микология в России. Москва, 2002.
Хмельницкая И.И., Винокурова Н.Г., Баскунов Б.П., Аринбасаров М.У. Вторичные метаболиты грибов рода Aspergillus, выделенных из почв различных регионов России // Современная микология в России. Москва, 2002.


***


Mycotoxic microflora of winter rye grain in Kaluga region


N.S. Bulahova

FGU, FGT the station of plant protection, Kaluga

The aim of the paper is to study mycotoxic microflora of winter rye grain in Kaluga region. The data on grain lesion of several sorts of winter rye by blushing and bacteriosises and also the influence of Erwinia rhapontici on the germination of those sorts are given.




Скачать.rar



Сайт создан при поддержке РОССИЙСКОГО ГУМАНИТАРНОГО НАУЧНОГО ФОНДА проект № 09-06-59610 а/Ц "Создание экологического Интернет-портала, как регионального компонента экологического образования"; № 10-06-59629 а/Ц"Создание региональной экологической Интернет-библиотеки"


© Авторы статей