О выявлении эндофитных микромицетов в партиях семян ярового и озимого рапса (Brassica napus L.): частота инфицирования и токсинообразование
Автор: Кононенко Г.П., Пирязева Е.А., Буркин А.А., Зотова Е.В., Воловик В.Т.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Фитосанитарный мониторинг
Статья в выпуске: 3 т.61, 2026 года.
Бесплатный доступ
В последние десятилетия отмечается рост научного интереса к микробиому семян (Z. Wei, A. Jousset, 2017; U.G. Mueller, T.A. Linksvayer, 2022), и успеху этого направления способствует многообразие доступных культуральных и метагеномных подходов — морфологической идентификации микроорганизмов (E.L. Broggi с соавт., 2007; A. Debbarma, S. Banik, 2021; A. Kesho, W. Abebe, 2021), молекулярного, филогенетического анализа и их сочетания (E. Kovačec с соавт., 2016; H.-Q. Xing с соавт., 2018), а также профилирования по оперативным таксономическим единицам (S. Klaedtke с соавт., 2016; G.E. Bergman с соавт., 2023). По данным зарубежных авторов у рапса, перспективной сельскохозяйственной культуры, семена имеют межсортовые различия по структуре сообществ эндофитных бактерий (D. Rybakova et al., 2017; B. Wassermann с соавт., 2022) и грибов (A. Rochefort с соавт., 2019; Z.P.M. Moreira с соавт., 2021). В нашей стране подобные исследования на рапсе пока не проводились. В настоящей работе впервые дана характеристика микромицетов, ассоциированных с семенами 17 сортов ярового и 24 сортов озимого рапса, и выявлено присутствие среди них потенциально токсигенных видовAlternariaи Aspergillus. Цель работы заключалась в изучении особенностей состава субэпидермальной микобиоты семян ярового и озимого рапса масличного, собранных в Московской области (ФНЦ кормопроизводства и агроэкологии им. В.Р. Вильямса) в сезон конкурсных испытаний, и оценка способности доминирующих видов микромицетов к токсинообразованию. После поверхностной дезинфекции семян и инкубирования на агаре Чапека-Докса с желчью и антибиотиками (7-10 сут, 25 °С) учитывали частоту их инфицирования микромицетами с подтвержденной родовой принадлежностью и отдельными видами, идентифицированными по морфофизиологическим свойствам. Содержание микотоксинов в семенах и образцах биомассы грибов, культивированных на агаровых средах (7 сут, 25оС), определяли методом иммуноферментного анализа. По частоте инфицирования семян микромицетами родовAlternariaNees,AspergillusLink,PenicilliumLinkи их соотношению в микобиоте сорта яровой и озимой форм дифференцированы на группы с признаками сходства и особенностей. Для большинства яровых образцов инфицирование было частичным: дляAlternariaspp.15-35 %,для Penicilliumspp.от 1 до 20 %, дляAspergillusspp.от 1 до 7 %, для озимых — крайне слабым с единичным обнаружением этих микромицетов у образцов одних сортов и средней степенью инфицированности у других (Паркус, Сармат, Блиц, Оливия, Аурелия). Интенсивная колонизация семян выявлена у яровых сортов Викрос (Alternariaspp.,90 %), Велес, Таврион, Форпост, Люмен(Penicilliumspp., 60-100 %)и озимых сортов Амбассадор, Темтейшен и Доминатор (Aspergillusspp.,40 %, 70 % и 90 %).В составе эндофитов с разной частотой идентифицированы виды Alternariatenuissima, A. alternata, A. arborescens, A. brassicola, Aspergilluspseudoglaucus, A. amstelodami, A. flavus, A. versicolor, а также представители комплексов ‘Alternariainfectoria’ и ‘Aspergillusniger’. Типичный характер токсинообразования подтвержденin vitroдля наиболее частых в микобиоте видов — Alternariatenuissima(альтернариол)и Aspergilluspseudoglaucus(микофеноловая кислота, эмодин), при этом в семенах микотоксины не обнаружены. Полученные данные мы рассматриваем в качестве информации, необходимой для развития современной концепции целостного восприятия растений как голобионтов — функциональных экосистем, объединенных с сообществами микроорганизмов.
Рапс масличный, семена, яровые и озимые сорта, субэпидермальная микобиота, микромицеты, микотоксины
Короткий адрес: https://sciup.org/142248314
IDR: 142248314 | УДК: 633.853.494:581.48:632.4:579.222:543.9 | DOI: 10.15389/agrobiology.2026.3.534rus
Endophytic micromycetes in spring and winter rapeseed (Brassica napus L.) batches: seed colonizaation and toxin production
In recent decades, there has been an increase in scientific interest in seed microbiomes (Z. Wei, A. Jousset, 2017; U.G. Mueller, T.A. Linksvayer, 2022). Available cultural and metagenomic approaches such as morphological identification of microorganisms (E.L. Broggi et al., 2007; A. Deb-barma, S. Banik, 2021; A. Kesho, W. Abebe, 2021), molecular, phylogenetic analysis and their combinations (E. Kovačec et al., 2016; H.-Q. Xing et al., 2018), as well as profiling by operational taxonomic units (S. Klaedtke et al., 2016; G.E. Bergman et al., 2023) have facilitated the success of the research. According to foreign authors, rapeseed, a promising agricultural crop, has intervarietal differences in the structure of endophytic bacterial communities (D. Rybakova et al., 2017; B. Wassermann et al., 2022) and fungi (A. Rochefort et al., 2019; Z.P.M. Moreira et al., 2021). Similar studies have not yet been conducted in Russia. In this work, the characteristics of micromycetes associated with seeds of 17 varieties of spring and 24 varieties of winter rapeseed are given for the first time, and the presence of potentially toxigenic species of Alternaria and Aspergillus among them is revealed. The aim of the work is to study the varietal features of the composition of subepidermal mycobiota in seeds of spring and winter oilseed rape collected in the Moscow Province (Williams Federal Scientific Center for Forage Production and Agroecology) during the season of competitive tests, and to assess the ability of dominant micromycete species to form toxins. After surface disinfection of seeds and incubation on Czapek-Dox agar with bile and antibiotics (7-10 days, 25 °С), the frequency of their infection with micromycetes with confirmed generic affiliation and individual species identified by morpho-physiological properties was accounted. ELISA test was used to measure the mycotoxin concentrations in seeds and in samples of fungal biomass cultivated on agar media for 7 days. The varieties were grouped by the rate of seed infection with micromycetes of the genera Alternaria Nees, Aspergillus Link, Penicillium Link and their ratio in the mycobiota, spring and winter phenotypes were differentiated into groups with features of similarity and peculiarities. For most spring varieties, the infection of samples was for Alternaria spp. 15-35 %, for Penicillium spp. from 1 to 20 %, for Aspergillus spp. from 1 to 7 %, for winter varieties, there were single cases detection of these micromycetes, and moderate colonization level was found in others (Parkus, Sarmat, Blitz, Olivia, and Aurelia varieties). Intensive seed colonization was revealed in spring varieties Vikros (Alternaria spp., 90 %), Veles, Tavrion, Forpost, Lumen (Penicillium spp., 60-100 %) and winter varieties Ambassador, Temteyshen and Dominator (Aspergillus spp., 40 %, 70 % and 90 %). The following species were identified with different frequencies among endophytes: Alternaria tenuissima, A. alternata, A. arborescens, A. brassicola, Aspergillus pseudoglaucus, A. amstelodami, A. flavus, A. versicolor, as well as representatives of the ‘Alternaria infectoria’ and ‘Aspergillus niger’ complexes. The typical nature of toxin formation has been confirmed in vitro for the most common species in the mycobiota, the Alternaria tenuissima (alternariol) and Aspergillus pseudoglaucus (mycophenolic acid, emodin), while mycotoxins have not been detected in the seeds. We consider the data obtained to be the information necessary for the development of a modern concept of holistic perception of plants as holobionts — functional ecosystems united with microbial communities.
Текст научной статьи О выявлении эндофитных микромицетов в партиях семян ярового и озимого рапса (Brassica napus L.): частота инфицирования и токсинообразование
Сообщества микроорганизмов в семенах растений прямо или косвенно вовлечены во многие физиологические процессы как в самих семенах (покой, прорастание), так и в полученном из таких семян растении (адаптация к среде, устойчивость к болезням) (1-3), однако эти сообщества гораздо менее изучены в сравнении с микробиотой ризосферы и филлосферы (4, 5). В последние десятилетия получены сведения по составу бактериальных и грибных сообществ семян кукурузы (6, 7), риса (8, 9), фасоли (10, 11), гречихи (12), пшеницы (13-15), а также крестоцветных культур и в их числе двух сортов рапса канадской селекции (канола) (16).
В России о многообразии микобиоты с участием видов, способных к токсинообразованию, сообщалось для семян нескольких масличных культур: рапса масличного (17), редьки масличной, горчицы белой, сурепицы и сои культурной (18). Однако для сортов, которые рассматриваются как перспективные для возделывания, такие исследования пока не проводились.
В настоящей работе впервые выполнено микологическое обследование партий семян 17 сортов ярового и 24 сортов озимого рапса, дана характеристика выявленных сообществ микромицетов, ассоциированных с семенами, и идентифицированы токсигенные виды Alternaria и Aspergillus.
Цель исследования — определение состава внутренней микобиоты сортовых семян ярового и озимого рапса масличного, полученных в ФНЦ кормопроизводства и агроэкологии им. В.Р. Вильямса (Московская обл.), и оценка способности к токсинообразованию у доминирующих видов эндофитов.
Ìåòîäèêà . Объектами исследования были семена рапса масличного Brassica napus L. ssp. oleifera (Metzg.) Sinsk, полученные при конкурсных сортоиспытаниях на опытном участке ФНЦ кормопроизводства и агроэкологии им. В.Р. Вильямса в 2022 году.
Семена (41 образец) анализировали на содержание Т-2 токсина, дез-оксиниваленола, зеараленона, фумонизинов группы В, эргоалкалоидов, аль-тернариола, роридина А, афлатоксина В 1 , стеригматоцистина, циклопиазо-новой кислоты, эмодина, охратоксина А, цитринина, микофеноловой кислоты и PR-токсина методом иммуноферментного анализа, как описано ранее (19). Использовали унифицированную методику (ГОСТ 31653-2012. «Корма. Метод иммуноферментного определения микотоксинов». М., 2012) и панель аттестованных коммерческих и исследовательских иммунофер-ментных тест-систем (СТО 00494143.01-2015 «Тест-системы для непрямого конкурентного иммуноферментного анализа. Общие технические условия», ВНИИВСГЭ, Россия).
Для микологического исследования по 100 семян от каждого образца, завернутые в марлевые салфетки, дезинфицировали погружением на 1 мин в раствор формальдегида, приготовленный добавлением 75 мл реактива Formaldehyde 35 % AR («BIOSOLVE BV», Нидерланды) к 925 мл воды, 2-кратно промывали раствором аммиака (4 мл реактива Аммиак водный, 25 % в 1 л стерильной дистиллированной воды), и равномерно раскладывали в чашки Петри на агар Чапека-Докса (ЧДА) с 10 % желчи и антибиотиков (50 тыс. ЕД пенициллина и 100 тыс. ЕД стрептомицина на 1 л расплавленной и охлажденной до 40-45 °С среды). После инкубирования при 25 °С в течение 7-10 сут определяли частоту инфицирования семян тем или иным родом/видом гриба в соответствии с культуральными свойствами и выражали ее в процентах. Далее все колонии высевали в чашки Петри на ЧДА с желчью и антибиотиками, после культивирования в течение 5-7 сут и подтверждения чистоты культуры отсевали в пробирки с ЧДА и устанавливали видовую принадлежность чистых культур Alternaria и Aspergillus по совокупности культурально-морфологических признаков (20, 21).
Оценку способности 11 изолятов A. tenuissima и 34 изолятов A. pseu-doglaucus к токсинообразованию проводили после культивирования 10-суточного инокулюма на сусловом агаре (wort agar, WA, «Liofilchem S.r.l.», Италия)
и солодовом агаре (malt extract agar, MEA, «Liofilchem S.r.l.», Италия) в течение 7 сут при 25 ° С в темноте по процедуре, описанной ранее (20, 21). Образцы биомассы экстрагировали 14 ч смесью ацетонитрила и воды в объемном соотношении 84:16 с интенсивным 2-кратным встряхиванием, содержание альтернариола, микофеноловой кислоты и эмодина определяли в экстрактах с помощью трех специфичных иммуноферментных тест-систем (ВНИИВСГЭ, Россия). Пределы детектирования, соответствующие 85 % связыванию антител, составили 0,01 мкг/г.
Ðåçóëüòàòû. При анализе всей выборки образцов по 15 16 показателям контаминацию микотоксинами мы не выявили. Семена были урожаем одного года, агротехнические приемы, условия вегетационного периода, а также процедуры сбора и хранения были одинаковыми. Такой подход к выполнению работы, точечный по времени и территории, был выбран намеренно, чтобы исключить или по возможности максимально ограничить влияние каких-либо внешних факторов на определяемый признак. Тем не менее нельзя не признать, что всегда остаются эффекты, которые невозможно учесть. Непредвиденные обстоятельства при уборке, вынужденные смещения сроков послеуборочной сушки, случайные, даже краткосрочные, нарушения режима хранения могли способствовать активации роста сапротрофных токсигенных видов, а также их проникновению с поверхности внутрь, как описано (19). Однако отрицательные результаты анализа семян на содержание микотоксинов определенно указывали на отсутствие причин, которые могли вызвать искажения состава внутренней микобиоты.
В микобиоте семян микромицеты родов Alternaria Nees, Aspergillus Link и Penicillium Link встречались чаще, чем Cladosporium Link и Stemphyl-lium Wallr. У яровой и озимой форм растения грибы рода Penicillium были обнаружены с примерно одинаковой частотой, Cladosporium и Stemphyllium оказались редкими, род Alternaria преимущественно представляли A. tenuissima и комплекс ‘A. infectoria’ , род Aspergillus с доминированием вида A. pse-udoglaucus находили чаще у озимой формы (табл. 1).
1. Таксономическая принадлежность и частота обнаружения микромицетов в исследованной выборке образцов семян рапса ( Brassica napus L.) 2022 года репродукции (Московская обл.)
|
Микромицет |
Число образцов, инфицированных микромицетами |
||
|
всего n = 41 (%) |
яровые сорта ( n = 17) |
озимые сорта ( n = 24) |
|
|
Alternaria spp.: |
38 (92,7) |
16 |
22 |
|
A. tenuissima |
35 |
16 |
19 |
|
‘A. infectoria’ |
24 |
11 |
13 |
|
A. alternata |
5 |
3 |
2 |
|
A. arborescens |
1 |
– |
1 |
|
A. brassicola |
1 |
1 |
– |
|
Aspergillus spp. |
27 (65,9) |
8 |
19 |
|
A. pseudoglaucus |
16 |
1 |
15 |
|
‘A. niger’ |
9 |
7 |
2 |
|
A. amstelodami |
2 |
– |
2 |
|
A. flavus |
1 |
– |
1 |
|
A. versicolor |
1 |
– |
1 |
|
Penicillium spp. |
22 (53,7) |
12 |
10 |
|
Cladosporium spp. |
8 (19,5) |
6 |
2 |
|
Stephyllium spp. |
3 (7,3) |
1 |
2 |
Примечание. Описание выборок см. в разделе «Методика»; n — общее число образцов. Прочерк означает отсутствие микромицета.
Такой состав сообщества микромицетов в целом совпадает с описанным ранее для большей выборки селекционных семян того же происхождения (17) и, возможно, обусловлен местом произрастания. К сожалению, мы не располагаем возможностью сопоставить полученные данные со сведениями из географически сближенных терруаров, а по удаленным ареа-536
лам они крайне малочисленны. В Индии в составе микобиоты семян рапса, отобранных на рынках (Medziphema, Nagaland), идентифицированы Rhizo-pus sp., Aspergillus sp., Penicillium sp. и Trichoderma sp. (22), в Эфиопии (Holetta Agricultural Research Center) в семенах одного из сортов найдены Aspergillus flavus , Alternaria sp. и Fusarium oxysporum (23).
2. Состав субэпидермальной микобиоты семян у 17 сортов ярового рапса ( Brassica napus L.) 2022 года репродукции (Московская обл.)
|
Доля инфицированных семян, % |
||||
|
Сорт Alternaria spp. (виды) п Aspergillus spp. |
(виды) Penicillium |
spp."] Другие таксоны |
||
|
ВИК |
23 ( ten, inf ) |
– |
– |
– |
|
Новик |
26 ( ten, inf ) |
– |
– |
– |
|
Ратник |
15 ( ten, inf, alt ) |
– |
– |
– |
|
Светозар |
21 ( ten, inf ) |
1 ( nig ) |
– |
– |
|
Подмосковный |
35 ( ten, inf ) |
2 ( nig ) |
– |
1 ( Cl ), 1 ( St ) |
|
Драго |
21 ( ten, inf ) |
– |
1-2 |
1 ( Cl ) |
|
Лагонда |
35 ( ten ) |
– |
10-15 |
– |
|
Грант |
19 ( ten ) |
1 ( nig ) |
1 |
– |
|
Смилла |
24 ( ten, inf, alt ) |
2 ( nig ) |
1 |
1( Cl ) |
|
Новосел |
22 ( ten, inf ) |
2 ( nig ) |
3 |
– |
|
Бизон |
24 ( ten, inf ) |
7 ( nig ) |
4 |
– |
|
Миракль |
16-20 ( ten, inf ) |
2 ( ps ) |
20 |
1 ( Cl ) |
|
Викрос |
90 ( ten, inf, br ) |
13 ( nig ) |
10 |
– |
|
Таврион |
20 ( ten ) |
– |
60 |
– |
|
Форпост |
8 ( ten ) |
– |
70 |
– |
|
Велес |
15 ( ten, alt ) |
– |
75-80 |
2 ( Cl ) |
|
Люмен |
– |
– |
100 |
2 ( Cl ) |
|
Примечание. Прочерк означает отсутствие микромицета. Виды Alternaria : ten = A. tenuissima , inf = A. infectoria , alt = A. alternata , br = A. brassicola ; виды Aspergillus : nig = A. niger , ps = A. pseudoglaucus ; Cl = Cladosporium spp., St = Stephyllium spp. |
||||
У 12 изученных яровых сортов рапса частота инфицирования семян была невысокой: для Alternaria spp. 15-35 %, для Penicillium spp. от 1 до 20 %, для Aspergillus spp . от 1 до 7 %. У трех из них (ВИК, Новик, Ратник) выявлены только представители Alternaria spp., у двух (Светозар, Подмосковный) им сопутствовали Aspergillus spp., у двух (Драго, Лагонда) — Penicillium spp., у других пяти как Penicillium spp., так и Aspergillus spp. (табл. 2). Группа из пяти сортов отличалась множественной колонизацией семян в посевах одним из таксонов — Alternaria spp. (Викрос, 90 %), которому сопутствовали Penicillium spp. и Aspergillus spp., и Penicillium spp. (Люмен, 100 %, Таврион Форпост, Велес, 60-80 %). Cladosporium spp. О обнаружили только в единичных семенах у 6 сортов, Stephyllium spp. — у одного.
Среди изолятов Alternaria spp. неизменно встречался вид A. tenuissima , часто совместно с поливидовым комплексом ‘A. infectoria’ (у 11 сортов) и лишь иногда с A. alternata (Ратник, Смилла, Велес) и A. brassicola (Вик-рос). Aspergillus spp. принадлежали комплексу ‘A. niger’ у 7 сортов (Светозар, Подмосковный, Грант, Смилла, Новосел, Бизон, Викрос) и виду A. pseudo-glaucus — у сорта Миракль.
У более чем половины сортов озимого рапса (у 16 из 24) случаи обнаружения микромицетов Alternaria spp., Penicillium spp. и Aspergillus spp. оказались редкими (табл. 3) и, соответственно, доля неинфицированных семян была весьма высокой (около 90 %). У 5 сортов инфицированность семян соответствовала средне выраженной: у сорта Паркус была сопоставимой по Aspergillus spp. (11 %) и Penicillium spp. (12 %), у сортов Сармат, Блиц, Оливин по Alternaria spp. варьировала от 11 до 22 %, у сорта Аурелия по Aspergillus spp. составила 17 %. Три сорта — Амбассадор, Темтейшен, Доминатор отличались от остальных частой колонизацией семян грибами Aspergillus spp. (от 40 до 90 %). Как и у ярового рапса, случаи выявления Cladosporium spp. (сорта Виолин, Паркус) и Stephyllium spp. (сорта Крокодил, Доминатор) были редкими. Большинство изолятов Alternaria spp. принадлежали виду A. tenuis- sima (у 19 сортов) и встречались совместно с поливидовым комплексом ‘A. in-fectoria’ (у 11), редко выявлялись A. alternata (сорта Сармат, Гарант) и A. ar-borescens (сорт Гарант). Среди Aspergillus spp. типичным был A. pseudoglaucus, лишь иногда в сочетании с A. amstelodami, у некоторых сортов находили A. flavus (Лексион) и A. versicolor (Лауреат), в единичных семенах (у сортов Сармат и Аурелия) выявлено присутствие грибов комплекса ‘A. niger’.
3. Состав субэпидермальной микобиоты семян 24 сортов озимого рапса рапса ( Brassica napus L.) 2022 года репродукции (Московская обл.)
|
Сорт |
Доля инфицированных семян, % |
|||
|
Alternaria spp. (виды) |
Aspergillus spp. (виды) |
Penicillium spp. |
Другие таксоны |
|
|
Селигор |
– |
1 ( ps ) |
– |
– |
|
Норд |
– |
– |
2 |
– |
|
Лорис |
1 ( inf ) |
1 (*) |
– |
– |
|
Столичный |
1 ( inf ) |
1 ( ps ) |
– |
– |
|
Горизонт |
1 ( ten ) |
6 ( ps ) |
2 |
– |
|
Виолин |
2 ( ten, inf ) |
2 ( ps ) |
1 |
– |
|
Лауреат |
2 ( ten ) |
1 ( ver ) |
– |
1 ( Cl ) |
|
Лексион |
4 ( ten ) |
2 ( ps ), 5 ( fl ) |
– |
– |
|
Абсолют |
4 ( ten, inf ) |
2 ( ps ) |
– |
– |
|
Гарант |
5 ( ten, alt, arb ) |
8 (*) |
– |
– |
|
Северянин |
5 ( ten ) |
– |
7 |
– |
|
Симплекс |
5 ( ten, inf ) |
7 ( ps , ams ) |
1 |
– |
|
Донат |
7 ( ten ) |
– |
– |
– |
|
Мерседес |
7 ( ten ) |
3 ( ps ) |
4 |
– |
|
Элвис |
8 ( ten, inf ) |
– |
– |
– |
|
Крокодил |
9 ( ten, inf ) |
1 ( ps ) |
1 |
1 ( St ) |
|
Паркус |
2 ( ten ) |
11 ( ps ) |
12 |
1 ( Cl ) |
|
Сармат |
11 ( ten, inf, alt ) |
1 ( nig ) |
– |
– |
|
Блиц |
16 ( ten, inf ) |
4 ( ps ) |
2 |
– |
|
Оливин |
22 ( ten, inf ) |
– |
– |
– |
|
Аурелия |
1 (*) |
17 ( ps ) 1( nig ) |
– |
– |
|
Амбассадор |
4 ( ten, inf ) |
40 ( ps ) |
– |
– |
|
Темтейшен |
4 ( ten, inf ) |
70 ( ps , ams ) |
2 |
– |
|
Доминатор |
5 ( ten, inf ) |
90 ( ps ) |
– |
1 ( St ) |
Примечание. Прочерк означает отсутствие микромицета, * — видовую принадлежность изолятов уста- новить не удалось. Виды Alternaria: ten = A. tenuissima, inf = A. infectoria, alt = A. alternata, arb = A. arbo-rescens; виды Aspergillus: ps = A. pseudoglaucus, ams = A. amstelodami, nig = A. niger, fl = A. flavus, ver = A. versicolor; Cl = Cladosporium spp., St = Stephyllium spp.
Известно, что виды A. tenuissima и A. pseudoglaucus , наиболее часто представленные в семенах, образуют метаболиты с токсическим действием — соответственно альтернариол (20), микофеноловую кислоту и эмодин (21). При экспресс-тестировании на субстратах, обеспечивающих наибольшее токсинообразование, 11 изолятов Alternaria tenuissima из семян оказались высокоактивными по накоплению альтернариола (от 7 до 85 мкг/г субстрата, сусловый агар), все 34 культуры Aspergillus pseudoglaucus на солодовом агаре образовывали микофеноловую кислоту (0,1-2,6 мкг/г) и 29 — эмодин (0,010,3 мкг/г). Этим результатом подтверждается наблюдение о том, что в семенах, находящихся в состоянии покоя, токсигенные эндофиты не реализуют свой потенциал, как сообщалось для вида Alternaria alternata (Fries) Keissler и пяти его токсинов, включая альтернариол (24).
Для штаммов A. niger из зерновых и травяных кормов известна способность продуцировать охратоксин А, эмодин и для части из них — фумонизины (25). Недавно сообщалось, что эндофиты A. niger из семян рапса не образуют эмодин, но сохраняют тот же слабый потенциал в отношении биосинтеза охратоксина А и варьирование интенсивности накопления фумонизинов у морфотипов, различающихся по внешнему виду колоний, цвету конидиальных головок и везикул (26).
Судя по полученным нами данным, семенам рапса масличного была свойственна ограниченная по разнообразию микобиота, в основном с присутствием одного или одного-двух таксонов. Это вполне согласуется с недавно сформулированной американскими исследователями гипотезой о первичных симбионтах (the Primary Symbiont Hypothesis, PSH) (27), в соответствии с которой семена растений функционируют как фильтры и пропускают из ризосферы и филлосферы лишь часть их разнообразной и насыщенной микробиоты. Как показал недавно выполненный мета-анализ данных по 50 видам растений, в ней представлены микромицеты Alternaria sp. и вид Cladosporium perangustum (28).
В изученных партиях семян как яровой, так и озимой форм растения явно прослеживается межсортовая дифференциация по общей интенсивности инфицирования, по присутствию одно- или поликомпонентной группы микромицетов и частоте обнаружения представителей отдельных родовых и видовых рангов. Несомненно, интересно проследить возможную связь этих различий с такими характеристиками, как размер семян, их анатомия, структура и плотность оболочки, а также способность к прорастанию, сроки формирования всходов, устойчивость к патогенам и урожайность. В России активно продолжается поиск способов идентификации сортов сельскохозяйственных растений по фенологическим, морфологическим, биохимическим признакам, а также на основе ДНК-технологий, которые рассматриваются как дополнение к традиционным методам сортоиспытаний (29-31). Межсортовые особенности микобиоты семян и различия у яровых и озимых форм могут быть использованы как индикаторные признаки в селекционной работе.
Изучение соответствий между структурой сообществ эндофитов и сортовой принадлежностью семян еще только начинается, но концепция использования микробиома в селекции активно обсуждается и приобретает все большую популярность (32-34). Перенос эндофитных грибов через семена от материнских растений к потомству, экспериментально доказанный для одно- и многолетних травянистых растений, рассматривается как общий феномен (35). Доступность многообразия культуральных и метагеном-ных подходов — морфологической идентификации микроорганизмов с учетом частоты инфицирования (22, 23, 36), молекулярного, филогенетического анализа и их сочетания (7, 12, 37), а также профилирования по оперативным таксономическим единицам (ОТЕ, OUT) (38-40) позволяет надеяться на дальнейшее успешное развитие этого направления поиска. Для рапса уже сообщалось об отчетливых межсортовых различиях по составу бактериальных эндофитов семян (41, 42). Эффект генотипа подтвержден на 8 линиях ярового рапса при совместной оценке изменчивости бактериальной и грибной составляющих микробиома в Канаде (43) и на 9 сортах озимого рапса во Франции (44). Подобный подход целесообразно применить к оценке другой перспективной масличной культуры того же семейства — рыжика посевного ( Camelina sativa L.), для которой активно проводится селекция на содержание глюкозинолатов в семенах (45). Отметим, что полученные нами данные важны для развития современной концепции целостного восприятия растений как голобионтов — функциональных экосистем, объединенных с сообществами микроорганизмов (46).
Таким образом, для партий семян озимого и ярового рапса масличного, полученных в одинаковых условиях воздействия внешних факторов, определен состав эндофитной микобиоты. Показано присутствие микро-мицетов родов Alternaria Nees, Aspergillus Link, Penicillium Link, Cladosporium Link, Stemphyllium Wallr., вида Alternaria tenuissima и комплекса ‘A. infectoria’, выявлены особенности яровых и озимых растений по характеру инфицирования индивидуальных семян и частоте встречаемости отдельных видов Aspergillus. У семян ярового и озимого рапса обнаружены межсортовые разли- чия по компонентному составу и частоте выявления микромицетов. У большинства яровых сортов частота инфицирования семян Alternaria spp. составила 15-35 %, Penicillium spp. — 1-20 %, Aspergillus spp. — 1-7 %, но для некоторых из них отмечалась интенсивная колонизация Alternaria spp. (сорт Ви-крос, 90 %) и Penicillium spp. (сорта Таврион, Форпост, Велес, 60-80 %, Люмен, 100 %). У озимых сортов рапса обнаружение микромицетов Alternaria spp., Penicillium spp. и Aspergillus spp. было единичным или частота не превышала 22 %. Однако у трех сортов (Амбассадор, Темтейшен, Доминатор) инфицирование семян Aspergillus spp. достигало 40-90 %. Установленный впервые факт широкого варьирования этого признака, несомненно, следует учитывать при продолжении работ с указанными сортами. Информация, представленная в работе, может быть также использована при изучении механизмов регуляции взаимодействия растений и ассоциированных с ними грибов, путей формирования микобиома семян, вовлеченного в вертикальный перенос, и экологических последствий от колонизации микромице-тами растений на ранних стадиях онтогенеза, которая влияет на их последующее развитие и защищенность от вредителей и патогенов.
1 Бсероссийский НИИ ветеринарной санитарии, гигиены и экологии - филиал ФГБНУ ФНЦ ВИЭВ РАН ,
