Микология и фитопатология. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Статья научная
Изучение совместной контаминации продовольственного зерна микотоксинами, накопление и анализ данных об уровнях и частоте их обнаружения является основой для оценки риска здоровью населения и разработки мер для его снижения. В настоящей работе впервые представлены данные о загрязненности продовольственного зерна пшеницы, кукурузы, ячменя, овса и ржи 28 микотоксинами. В их число вошли регламентируемые в продовольственном зерне микотоксины дезоксиниваленол (ДОН), Т-2 токсин (Т-2), зеараленон (ЗЕА), фумонизины В1 и В2 (ФВ1, ФВ2), афлатоксин В1 (АФЛ В1), охратоксин А (ОТА), их структурные производные (3- и 15-ацетилдезоксиниваленол (3- и 15-АцДОН), ниваленол (НИВ), фузаренон Х (ФУЗХ), НТ-2 токсин (НТ-2), Т-2 триол, неосоланиол (НЕОС), α- и β-зеараленол (α- и β-ЗЕЛ), афлатоксины В2, G1, G2 (АФЛ В2, G1, G2), стеригматоцистин (СТЦ)), микотоксины грибов рода Alternaria тентоксин (ТЕ), альтенуен (АЛТ), альтернариол (АОН) и его метиловый эфир (АМЭ), а также цитринин (ЦИТ), цитреовиридин (ЦТВ), микофеноловая (МФК) и циклопиазоновая (ЦПК) кислоты. Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с тандемным масс-спектрометрическим детектированием (ВЭЖХ-МС/МС) проанализировано 162 образца зерна урожая 2018 года из семи федеральных округов Российской Федерации - Центрального, Приволжского, Уральского, Сибирского, Дальневосточного, Южного и Северо-Кавказского. В продовольственном зерне пшеницы из Центрального, Приволжского, Уральского и Сибирского ФО превалировали альтернариатоксины, в образцах из Краснодарского края - фузариотоксин ДОН. Помимо них образцы были контаминированы Т-2 и НТ-2 токсинами, ОТА, ЦИТ, ЗЕА и МФК. В образцах зерна кукурузы из Южного и Северо-Кавказского ФО основными контаминантами оказались фумонизины (ФВ1 или ФВ1 + ФВ2) и ДОН (ДОН или ДОН + 15-АцДОН). В трети образцов обнаружили МФК и НЕОС. Токсины Alternaria в зерне кукурузы детектированы не были. Среди фузариотоксинов в зерне ячменя присутствовали Т-2 и НТ-2, в образцах из южных регионов России - также ФВ1, а токсины Alternaria оказались более характерны для образцов из Центрального, Приволжского, Уральского и Сибирского федеральных округов. В образцах зерна ржи и овса, вне зависимости от региона, чаще других микотоксинов обнаруживали альтернариатоксины; также детектировали Т-2 и НТ-2, НЕОС, ЦИТ. Исследованные образцы ячменя, овса и ржи не были контаминированы ДОН даже в следовых количествах. Впервые получены данные об обнаружении ЦТВ в продовольственном зерне пшеницы, ячменя и кукурузы. Таким образом, микотоксикологический скрининг позволил выявить микотоксины, наиболее характерные для региона произрастания и вида культуры. Полученные для продовольственного зерна результаты хорошо коррелируют с имеющимися данными о зараженности отечественного зерна продуцентами микотоксинов и контаминации непродовольственного зерна. С точки зрения безопасности для потребителя обращает на себя внимание высокая частота обнаружения ОТА (7,4 % всех исследованных образцов) и превышение максимально допустимого уровня в 45 % положительных проб.
Бесплатно
Новые данные по сохранности возбудителей болезней томата после перезимовки
Статья научная
Томат ( Solanum lycopersicum L.), который широко выращивается в мире и в России, поражается различными возбудителями грибных и грибоподобных заболеваний. В качестве основного источника инфекции обычно рассматривают почву, содержащую патогены в пахотном слое или на инфицированных остатках растений. Хотя известно, что продолжительность жизни возбудителей болезней в природных условиях разная, точные сведения о выживании инфекционных агентов после перезимовки достаточно скудны. В настоящей работе впервые доказано выживание патогенов ряда сортов и гибридов томата, используемых для выращивания в личных подсобных хозяйствах, во время перезимовки на шпалерах и подвязочном материале. Мы оценили сохранность возбудителей болезней томата на шпалерах к растениям после перезимовки под открытым небом в течение одного года и двух лет. Полевые исследования проводили на участке СНТ «Агроном» РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева (Тверская обл., Кимрский р-н, вблизи р. Дубна), где в вегетационный сезон 2021 года на посадках томата (примерно 50 растений) отмечалось сильное поражение растений болезнями. Выращивали 9 сортов и гибридов томата: Сибирский скороспелый, Де Барао, Демидов, Клуша, Малиновое пламя F1, Пламя F1, Тасманский шоколад, Для внучат F1, Джекпот F1. Шпалеры (сухие стебли мискантуса и деревянные рейки вместе с прикрепленными к ним отрезками шпагата), высвободившиеся после уборки урожая томата, размещали под открытым небом с середины августа 2021 года до 18 июля 2023 года. После перезимовки при одном и двух годах хранения часть шпалер с подвязочным и скрепляющим материалом отбирали для лабораторного анализа на присутствие возбудителей болезней томата. Для микроскопического анализа использовали соскобы и смывы со шпалер, отрезков шпагата как подвязочного материала, скотча и изоленты, скрепляющих шпалеры (микроскоп Ломо Микмед 6, ООО «ЛОМО-Микросистемы», Россия, с цифровой камерой Digital Camera for Microscop DCM 900 USB 2.0). После годичного хранения шпалер и подвязочного материала под открытым небом на них были обнаружены жизнеспособные формы возбудителей бурой пятнистости Cladosporium fulvum Cooke, белой пятнистости Septoria lycopersici Speg., альтернариоза Alternaria alternata Sorauer, фитофтороза (ооспоры) Phytophthora infestans (Mont.) de Bary, плесневые грибы Chaetomium globosum Kunze и Aspergillus Micheli, а также представители родов Fusarium Link, Phoma (Saccardo) и Helminthosporium Link. Данные о сохранности возбудителей на шпалерном материале получены нами впервые. При этом отметим, что за указанный период выпало около 690 мм осадков, а минимальная зимняя температура достигала -25 °C. Через 2 года хранения под открытым небом на аналогичных шпалерах были обнаружены конидии Cladosporium fulvum на всех 14 образцах подпор. И только на двух образцах этой партии шпалер выявлены единичные ооспоры Phytophthora infestans . Все конидии и ооспоры выглядели жизнеспособными. Также отметим, что за двухгодичный период выпало около 1400 мм осадков, а минимальная зимняя температура достигала -27 °C. Таким образом, наши наблюдения свидетельствуют об успешной массовой перезимовке и годичной сохранности на шпалерах и подвязочном материале девяти основных возбудителей заболеваний томата, а также о сохранности двух из них при двухлетнем хранении с перезимовками. Полученные впервые экспериментальные данные о сохранении инфекции на шпалерах и подвязочных материалах важны для понимания и разработки рекомендаций по подготовке и выращиванию различных сортов и профилактике заражения ею томата в условиях Тверской и Московской областей, а также в других регионах со схожими агроклиматическими условиями. В рамках практической значимости исследования необходимо дать рекомендацию непременно осуществлять уничтожение шпалер с подвязочным материалом после уборки урожая томата либо тщательно их дезинфицировать.
Бесплатно
Статья научная
Спорынья зерновых культур, вызываемая грибом Claviceps purpurea (Fr.) Tul., - прогрессирующее заболевание ржи и пшеницы. Создание устойчивых сортов - один из эффективных способов решения этой сложной проблемы. В настоящей работе мы впервые установили состав и содержание эргоалкалоидов (ЭА) в склероциях кировской популяции C. purpurea. Показана слабая положительная связь между суммарным содержанием ЭА в склероциях (токсичность) и поражением 100 новых сортов ржи и пшеницы спорыньей (патогенность). Для селекции этих культур выявлены эффективные генетические источники, сочетающие устойчивость к поражению грибом C. purpurea и сниженное накоплению ЭА в образуемых на растениях склероциях гриба. Цель работы - определение суммарного содержания и состава эргоалкалоидов в склероциях C. purpurea , собранных с озимой ржи и яровой мягкой пшеницы в Кировской области, и выявление генотипов, у которых проявляется устойчивость к спорынье и в склероциях не накапливаются ЭА гриба. Полевые исследования проводили в ФГБНУ Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого (ФАНЦ Северо-Востока) в 2017-2019 годах. Материалом служили 26 новых диплоидных (×2) сортов озимой ржи ( Secale cereale L.) и 20 сортов яровой мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.) селекции ФАНЦ Северо-Востока, а также 34 и 20 образцов этих культур из мировой коллекции ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР). Растения инокулировали водной суспензией конидий C. purpurea. Использовали природные изоляты конидий патогена, выделенные из свежесобранных на территории Кировской области склероциев ржи и пшеницы. Концентрация спор в инокуляте - 3×106 кониций/мл. Инокулировали по 10-15 растений в 3-кратной повторности. Для характеристики сортов использовали два показателя: поражение (доля растений со склероциями в выборке, %) и засоренность зерна склероциями (содержание склероциев в зерновой пробе, % по массе). Отобранные склероции использовали для биометрических исследований (масса, крупность) и анализа ЭА. Устойчивость сортов к спорынье оценивали на основании шкалы T. Miedaner с соавторами. Содержание ЭА и их состав в склероциях кировской популяции гриба C. purpurea определяли в ФИЦ ПНЦ БИ РАН Институте биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН (г. Пущино). Анализ экстрактов осуществляли методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) на пластинках силикагеля (Silica gel F254, «Merck», Германия). ЭА обнаруживали по поглощению или флуоресценции в УФ-свете (λ = 264 нм) и после опрыскивания пластин реактивом Эрлиха. Метаболиты идентифицировали методом тонкослойной хроматографии со стандартными образцами и с помощью данных УФ-спектроскопии и масс-спектрометрии. Суммарное содержание ЭА в экстрактах определяли спектрофотометрически при λ = 313 нм. Установлено, что тестируемый генофонд был в основном восприимчив к спорынье. У пшеницы выявили два иммунных сорта (Новосибирская 18 и новая линия Т-66) и 13 - относительно устойчивых с поражением не более 5,2 % и примесью склероциев в зерне не более 0,3 %, в то время как у наиболее восприимчивого (индикаторного) сорта эти показатели составили 21,7 и 1,5 %. У озимой ржи иммунные формы отсутствовали, а у 10 сортов поражение варьировало от 5,8 до 33,0 %, засоренность зерна склероциями - от 0,3 до 1,4 % (у индикаторного сорта соответственно 100 и 37,0 %). У 30 различных по восприимчивости к спорынье сортов ржи и пшеницы проанализирован состав и содержание ЭА в склероциях гриба C. purpurea . Состав ЭА был одинаковым и состоял из эргокристина, эрготамина и его стереоизомера эрготаминина. Только у казахстанского сорта пшеницы Самгау был идентифицирован один эрготамин. В склероциях, собранных с растений ржи, количество ЭА изменялось от 0 до 0,36 % от их массы, с пшеницы - от 0 до 2,40 %. Обнаружено, что 9 новых популяций ржи селекции ФАНЦ Северо-Востока и 4 сорта пшеницы не накапливали ЭА. Выявлена слабая отрицательная зависимость (p = 0,05) между массой одного склероция и накоплением ЭА: у озимой ржи r = -0,46, у яровой пшеницы r = -0,32. Не установлено значимой связи между токсичностью и патогенностью гриба C. purpurea , о чем свидетельствует коэффициент корреляции между поражением спорыньей и содержанием ЭА у ржи, который составил r = 0,22 (p = 0,05). Тем не менее информация о содержании ЭА важна для поиска иммунологически и селекционно ценных генотипов, сочетающих устойчивость к поражению спорыньей со способностью подавлять накопление ЭА. Этим свойством выделились немецкий сорт пшеницы Epos и новые популяции ржи Румба, Гармония и Симфония.
Бесплатно
Продуцирование охратоксина а, фумонизинов и эмодина у вида Aspergillus niger из кормовой продукции
Статья научная
Микромицеты одного из самых сложных в таксономическом отношении комплекса Aspergillus niger (the A. niger “aggregate”) в последние десятилетия неизменно остаются объектом пристального внимания исследователей в связи с рисками негативных воздействий на человека и животных. Для индустриальных и коллекционных штаммов установлена способность синтезировать токсичные метаболиты с особо опасными формами действия - охратоксин А (M.L. Abarca с соавт., 1994; J. Téren с соавт., 1996; J. Varga с соавт., 2002), фумонизины группы В (J.C. Frisvad с соавт., 2007; J.M. Mogensen с соавт., 2010; M. Månsson с соавт., 2010) и эмодин (A.A. Ismaiel с соавт. 2016). Природные штаммы, продуцирующие охратоксин А и фумонизины, выявлены в продовольствии (P. Noomin с соавт., 2009; M. Storari с соавт., 2012; M. Yanai с соавт., 2013) и в кормовой продукции (A. Dalcero с соавт., 2002; F. Accensi с соавт., 2004 ). В России приоритет в изучении был отдан рискам распространения этих грибов как возбудителей микозов в среде обитания человека (А.Б. Кулько, 2012; О.Е. Марфенина с соавт., 2014). В настоящей работе для культур A. niger из отечественной кормовой зернопродукции и консервированных травяных кормов впервые установлен характер продуцирования фумонизинов (ФУМ), охратоксина А (ОА) и эмодина (ЭМО), показано влияние типа субстрата на интенсивность токсинообразования in vitro, и подтверждена принадлежность штаммов виду A. niger в составе A. niger “aggregate”. Цель работы - оценка способности культур Aspergillus niger , выделенных из комбикорма, пяти видов комбикормового сырья и сена разного ботанического состава и территориального происхождения, продуцировать фумонизины группы В, охратоксин А и эмодин, а также уточнение их видовой принадлежности по совокупности морфологических, физиологических характеристик и составу метаболитов. Для 12 моноконидиальных культур токсинообразование оценивали на сахарозном агаре с дрожжевым экстрактом (YES), агаре Чапека с экстрактом автолизата дрожжей и 20 % сахарозы (CYA20S) и на зерне риса. После инкубирования (7 сут, 25 °С) анализ экстрактов выполняли с помощью тест-систем для иммуноферментного определения микотоксинов (СТО ВНИИВСГЭ, Россия). По морфологическим критериям (диаметр колоний, характер роста, цвет, консистенция колоний, форма и ширина растущего края, форма конидиальной головки, структура и пигментация конидиеносцев, размеры, форма и цвет везикулы, метул, фиалид и конидий), по отсутствию склероциев, результату теста Эрлиха и способности продуцировать ОА и ФУМ подтверждена принадлежность культур виду A. niger в кладе двухъярусных видов (R.A. Samson с соавт., 2007; J. Varga с соавт. 2011). Накопление ФУМ у 7 штаммов составляло 0,2 до 630 мкг/г и у 5 отсутствовало, все штаммы продуцировали ОА (от 0,005 до 0,064 мкг/г) и ЭМО (от 0,004 до 0,9 мкг/г). Различие в накоплении микотоксинов на агаровых средах и зерновом субстрате подтвердило влияние компонентов субстратов на активность детерминирующих кластеров генов. Из-за слабого потенциала продуцирования ОА, ЭМО и небольшой доли активных продуцентов ФУМ вклад A. niger в контаминацию зерновых кормов и сена (даже при интенсивной пораженности) вряд ли может быть существенным.
Бесплатно
Статья научная
Хересные дрожжи - особая группа винодельческой микрофлоры, используемая при получении биологически выдержанных вин. В процессе биологической выдержки хересные дрожжи, культивируемые на поверхности сухих подспиртованных виноматериалов, переключают свой метаболизм с ферментативного на окислительный, что приводит к глубоким биохимическим изменениям вина с формированием неповторимых особенностей букета и аромата хересных вин. Генетические, биохимические и физиологические особенности хересных дрожжей, связанные с их адаптацией к специфическим условиям хересного виноделия, достаточно подробно изучены. Ранее использование методов сравнительного геномного анализа позволило нам идентифицировать ряд специфичных для хересных штаммов генетических маркеров, удобных для поиска штаммов, перспективных для получения вина типа Херес. В настоящей работе представлены результаты использования комбинированного подхода, основанного на первичном молекулярно-генетическом скрининге c последующим анализом физиолого-биохимических и энологических свойств для отбора перспективных для хересного виноделия штаммов в выборке из 47 штаммов из Коллекции микроорганизмов виноделия «Магарач» и 96 природных изолятов, выделенных из образцов винограда в разных климатических зонах в Республике Крым и в Ростовcкой области. На первом этапе отбор перспективных штаммов проводили на основании результатов генотипирования по наличию характерных для хересных штаммов аллелей локусов ITS, YDR379C-A и FLO11. По данным генотипирования у 41 штамма выявлен хересный аллель локуса ITS, у 41 штамма - хересный аллель гена YKL281C , типичную для хересных штаммов делецию размером 111 нт в промоторе гена адгезина FLO11 обнаружили только у 12 штаммов. Всего 59 исследованных штаммов имели хересный аллель хотя бы одного из трех локусов. Дальнейшее изучение энологических свойств показало, что наличие хересного локуса ITS может служить маркером отбора штаммов с высокой окислительной способностью. Образование пленки у большинства штаммов (11 образцов из 12) с хересным вариантом промотора гена FLO11 подтвердило основную роль гена этого адгезина в определении способности штаммов к поверхностному росту на виноматериале. Наиболее информативным оказалось использование маркера YDR379C-A. Из 12 штаммов, для которых определено наличие только этого хересного локуса, у трех коллекционных и двух природных штаммов (I-133, I-492, I-616, № 49, № 78) отмечали наличие всех хересных характеристик. Образование сплошной пленки с воспроизводимостью 100 % наблюдали у двух коллекционных штаммов из этой группы - I-133 и I-492. Девять штаммов (75 %) синтезировали альдегиды в количестве свыше 100 мг/л, шесть штаммов (50 %) образовывали пленку с разной степенью формирования от островков на поверхности до сплошного роста и воспроизводимостью пленки от 33 до 100 %. Альдегидный тон в аромате и окисленность во вкусе определены для 58 % образцов. Анализ энологических свойств шести штаммов, имеющих три хересных локуса, показал, что все они на поверхности сброженного сусла образовывали сплошную пленку в оптимальные сроки и пять штаммов синтезировали альдегиды при спиртовом брожении свыше 100 мг/л. Дегустация лабораторных образцов сброженного сусла выявила наличие хересных тонов в аромате и вкусе. Эти штаммы по результатам генотипирования и энологическим хересным характеристикам оказались близки к контрольному штамму I-329. В итоге по результатам проведенного скрининга и производственной проверки коллекционный штамм I-271 может быть рекомендован для хересования виноматериалов из сорта винограда Алиготе, традиционно используемого для этих целей, а также купажных виноматериалов из новых для хересных вин сортов винограда Ркацители и Совиньон зеленый, что открывает перспективу создания новых марок этого типа вина. Таким образом, проведенное исследование показало, что при первичном отборе новых хересных штаммов дрожжей S. сerevisiae их тестирование по генетическим маркерам ITS , YDR379C-A и FLO11 позволяет быстро и достоверно выявить наиболее перспективные штаммы для технологии производства хересных вин. Из 143 штаммов винных дрожжей по результатам проведенного генотипирования с учетом энологии выявлен штамм I-271 с большими потенциалом хересования виноматериалов.
Бесплатно
