CC BY
88
УДК 632.9:633.11
Влияние фунгицидов на развитие и токсиногенность мицелия Fusarium graminearum и F. moniliforme
О.А. МОНАСТЫРСКИЙ,
заведующий лабораторией Всероссийского НИИ биологической защиты растений e-mail: [email protected]
Заражение фузариозом растений и зерна в колосе и при хранении представляет большую фитосани-тарную и экономическую опасность в России [1-4]. При эпифитотийном развитии фузариоза на посевах злаковых культур теряется до 30 % зерна в результате снижения натурного веса и загрязнения опасными мико-токсинами. При закладке на хранение зараженного зерна развитие болезни и загрязнение микотокси-нами продолжается весь период хранения.
Одной из основных проблем химической защиты от поражения фузариозом является выяснение характера действия химических фунгицидов, применяемых при выращивании зерновых, на вегетативное развитие и токсинообразование наиболее распространенных и вредоносных полевых штаммов Fusarium graminearum и F. moniliforme. Этот вопрос исследован очень мало [46]. Ответ на него может дать испытание влияния фунгицидов на чистую культуру с последующей проверкой ее токсиногенности по уровню накопления микотоксинов в зараженном зерне.
В опытах использовали фунгициды максим и топаз, последний применяют как фунгицид, активный против ржавчинных и мучнисторосяных грибов на плодовых и ягодных культурах. Готовили агаризованную среду Чапека с определенной концентрацией испытываемых фунгицидов. Среду разливали в чашки Петри и после остывания в центр чашки вносили оп-
ределенное количество взятого с зараженного зерна мицелия токсино-генных штаммов указанных видов фузариев. Чашки инкубировали при температуре 22 °С при рассеянном дневном свете в течение 40 суток. Ежедневно регистрировали площадь разрастания мицелия и характер развивающихся колоний. Через 28 суток отобранным из разных частей колоний мицелием заражали увлажненное стерильной водой зерно пшеницы в колбах (500 г зерна в 1 колбе). Колбы инкубировали 30 суток. В течение этого времени зерно полностью зарастало мицелием. Затем определяли содержание фузари-отоксинов в зерне методом тонкослойной хроматографии. В отдельном опыте зерно заражали мицелием, взятым отдельно из центра чашки и на разном расстоянии от центра, а также из каждого кольца колонии (фото 1 и 2). Затем повторяли процедуру инкубирования зараженного зерна и определения в нем содержания фузариотоксинов.
Использовали стандарты микотоксинов фирм «Сигма» и «Серва».
В вариантах с топазом ограниченный рост колоний Г. дгат1пеагит наблюдали при концентрациях фунгицида 1 % и ниже. При заражении мицелием, взятым из чашки с концентрацией топаза 1 %, в зерне накапливалось 0,8 мг/кг ДОН, 0,1 % -1,4; 0,01 % - 3,8 мг/кг. Это означает, что фунгицид способен ингибиро-вать образование ДОН в мицелии, причем механизм ингибирования является дозозависимым. Большой научный и практический интерес представляет исследование конкретных биохимических процессов синтеза дезоксиниваленола, на которые воздействует фунгицид.
Интересные данные были получены при посеве мицелия Г. grami-пеагит на среды с разными концентрациями максима (1, 2, 3, 4 и 5 %). При инкубации чашек начало вегетативного роста помещенного в центр чашки инокулюма начиналось через 2-3 суток. В течение 30 суток отмечено равномерное зарастание среды мицелием при концентрациях фунгицида 1-3 %. При концентрации 4 % мицелий развивался в виде сплошного зарастания в центре и двух широких четких колец на периферии (рис. 1). Мицелием из центра чашки и из каждого кольца было заражено зерно пшеницы. После 30 суток инкубации в зерне определяли содержание фузариотоксинов в двух повторностях. Были получены следующие результаты.
В центре чашки в обеих повторностях содержание ДОН составляло 2,7 мг/кг, а ДАС не определялся, в
1. Развитие мицелия Fusarium graminearum на среде, содержащей 3 % фунгицида максим (1) и 4 % (2)
2. Колония Fusarium moniliforme на среде с содержанием 1 % фунгицида максим (цифрами обозначены кольца структуры колоний, мицелий которых использовали для заражения)
первом и втором кольце, наоборот, ДОН не определялся, а содержание ДАС увеличилось с 1,58 до 1,85 мг/кг в первой повторности и с 1,5 до 2 мг/кг - во второй.
Интересно, что ДОН обнаруживали только при заражении мицелием, еще не адаптировавшемся к фунгициду. При адаптации и/или при отборе устойчивых клеток мицелия (кольца 1 и 2) начинается синтез ДАС. Этот факт может быть использован при мониторинге токсиногенных штаммов фузариев в агроценозах как показатель адаптации грибов к фунгицидам. Он также свидетельствует о том, что фунгицид избирательно воздействует на определенные этапы синтеза дезоксиниваленола. Показательными в этом плане были результаты опытов по пассированию F. gra-minearum последовательно на средах с концентрацией максима 1,2 и
5 %. С увеличением концентрации фунгицида площадь зарастания поверхности чашек резко сокращалась. Но колонии были однородны - белый плотный мицелий. Через 30 суток инкубации каждого пассажа выросшим мицелием заражали зерно, в котором затем определяли содержание фузариотоксинов. Результаты представлены в таблице, из которой видно, что ингибируется синтез ДОН, угнетается синтез Т-2 токсина и стимулируется синтез ДАС.
Все испытанные фунгициды в исследованных концентрациях полностью ингибировали синтеззеарале-нона.
При пассаже штамма F. monШforme со среды с содержанием 0,5 % максима на среду с содержанием 1 % с последующей инкубацией в течение
6 суток вырастали колонии с четко обозначенными кольцевыми зонами роста, что показано на рисунке 2. При продолжении инкубации кольца становились шире, но их отграничен-ность друг от друга сохранялась.
Мицелием из центра колонии и из каждого кольца заражали зерно пшеницы и после инкубации в течение 28 суток определяли содержание фузариотоксинов. Результаты анализов приведены в таблице 2.
Таблица 1 Содержание фузариотоксинов в зерне, зараженном мицелием F. graminearum после пассажа на среде с разной концентрацией фунгицида максим
Концентрация фунгицида Содержание токсинов в зерне (мг/кг)
ДОН Т-2 ДАС
Контроль 5,4 2,72 -
1 % н.о. 0,4 1,5
2 % н.о. 0,6 1,7
5 % н.о. 0,8 1,85
Таблица 2 Содержание дезоксиниваленола в зерне, зараженном мицелием F. пюшИйтпе из разных зон колонии после пассажа на среде с содержанием 5 % максима
Зона 1-я повтор-ность 2-я повтор-ность
Центр 1,67 1,60
1-е кольцо 0,32 0,32
2-е кольцо 0,26 0,24
3-е кольцо 0,5 0,32
4-е кольцо 0,1 0,12
Видно, что по мере удаления от центра колоний токсиногенность мицелия снижалась более чем в 13 раз. Как и в предыдущих опытах, полностью ингибирован синтез зе-араленона. Эти данные позволяют лучше представлять процессы эволюции токсиногенных штаммов фузариев в агроценозах и определять требования к их мониторингу в ценозах злаковых культур. В частности, это может свидетельствовать о том, что энергия, затрачиваемая на развитие мицелия на среде с фунгицидом, изымается из процессов синтеза микотоксинов. В пользу этого утверждения свидетельствует отсутствие токсиногенности мицелияфузариев, в отдельные годы сплошь покрывающего поверхность почвы обширных участков пашни в некоторых районах Краснодарского края.
Важно, что воздействие химических фунгицидов на процессы токси-нообразования в мицелии фузариев проявляется в снижении их энергоемкости: при увеличении в среде содержания фунгицида идет переключение с синтеза более токсично-
го ДОН на менее токсичный ДАС и снижение синтеза Т-2 токсина. Другими словами, вместо трихотеценов А образуются трихотецены В.
Из этого следует, что стратегия создания высокоэффективных фунгицидов должна в первую очередь учитывать их способность блокировать образование молекул энергоносителей и определяющие его процессы гликолиза и гликогенолиза, а также индукцию переключения синтеза более токсичных трихотеценов группы А на синтез менее токсичных трихотеценов группы В.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гагкаева Т.Ю. Зараженность зерна и видовой состав грибов рода фузариум на территории РФ в 2004-2006 гг. // Агро XXI, 2009, № 4-6, с. 3-5.
2. Монастырский О.А. Токсинообразу-ющие грибы и микотоксины // Защита и карантин растений, 2006, № 11, с. 18-19.
3. Монастырский О.А., Першакова Т.В., Кузнецова Е.В. Вредоносность возбудителей фузариоза зерна пшеницы // Защита и карантин растений, 2009, № 7, с. 16-17.
4. Betina V. Mycotoxins. Chemical, biological and environmental aspects. -Amsterdam, 1989, 438 рр.
5. Phytotoxins and plant pathogenesis. Ed. A. Graniti. - Berlin, 1989, 510 рр.
6. WeidenlornerM. Encyclopedia of food mycotoxins. - Berlin, 2001, 295 рр.
Аннотация. Исследование характера развития мицелия двух видов фузариев в чашечной культуре выявило, что внесение в питательную среду различных количеств химических фунгицидов вызывает изменение формы колоний и токсиногенности мицелия в зависимости от его удаления от центра колонии.
Ключевые слова. Фузариум, виды, питательная среда, мицелий, химические фунгициды, влияние, токсинообра-зование.
Abstract. The study of mycelium development character of the two Fusarium species in calyciform crop has revealed that the introduction of different chemical fungicide quantities into nutrient medium causes colony form and mycelium toxicogenity modification depending on its remoteness from a colony centre.
Keywrods. Fusarium, species, chemical fungicide, nutrient medium, mycelium toxicogenity, modification.
4 Защита и карантин растений № 7, 2012
