porażenie wiech przez fusarium poae, rolnictwo, Owies
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
ACTA AGROBOTANICA
Vol. 58, z. 2 – 2005
s. 91–102
Porażenie wiech przez
Fusarium poae
(Peck) Wollenw.
oraz zawartość mikotoksyn w ziarnie owsa
IRENA KIECANA
1
, ELŻBIETA MIELNICZUK
1
,
JULIUSZ PERKOWSKI
2
, PIOTR GOLIŃSKI
2
1
Katedra Fitopatologii, Akademia Rolnicza,
ul. Leszczyńskiego 7, 20-069 Lublin, e-mail: elzbieta.mielniczuk@ar.lublin.pl
2
Katedra Chemii, Akademia Rolnicza im. Augusta Cieszkowskiego,
ul. Wojska Polskiego 65, 60-625 Poznań
1
Department of Plant Pathology, Agricultural University,
ul. Leszczynskiego 7, 20-069 Lublin, e-mail: elzbieta.mielniczuk@ar.lublin.pl
2
Department of Chemistry, August Cieszkowski Agricultural University,
ul. Wojska Polskiego 65, 60-625 Poznań
Infection of panicles with
Fusarium poae
(Peck) Wollenw. and mycotoxin content in oat grain
(Otrzymano: 28.04.2005)
S u m m a r y
Field experiments were performed during three years (1999, 2000 and 2001) to
study fusariosis on oat panicles. The percentage of panicles with fusariosis symptoms
ranged from 0,5 to 6%.
Fusarium
panicle blight was caused mainly by
Fusarium ave-
naceum
and
F. poae
. The experiment with panicles artifical infection of 12 genotypes
of oat was performed in 2001. The panicles of oat were inoculated with
F. poae
strain
nr 37, which caused a reduction in yield by 37%. In the infected kernels the following
toxins were detected: nivalenol (from 0.06 to 2.18 mg·kg
-1
), deoxynivalenol (from 0.02
to 0.47mg/kg
-1
), T-2 toxin (from 0.02 to 0.71 mg·kg
-1
), HT-2 toxin (from 0.03 to 0.59
mg·kg
-1
), scirpentriol (from 0.06 to 1.98 mg·kg
-1
).
Key words: oat,
fusarium
panicle blight,
F. poae
, mycotoxins
WSTĘP
Fuzariozę wiech owsa, obok najczęściej wymienianych gatunków
Fusari-
um avenaceum, Fusarium culmorum
i
Fusarium graminearum
powodują, także
92
Irena Kiecana, Elżbieta Mielniczuk, Juliusz Perkowski, Piotr Goliński
Fusarium poae
i
Fusarium sporotrichioides
( H a a v e w g L a n g s e t h i i n . , 1995,
Kiecana i Perkowski, 1998, Mielniczuk, 2001, Cromey i in., 2001).
W Norwegii
F. poae
zajmował trzecie miejsce jako czynnik sprawczy fuzarizy wiech
owsa, a za ważniejsze w powodowaniu tej choroby uznano
F. avenaceum
i
F. culmorum
(H a a v e 1985 wg L a n g s e t h i i n . , 1995). Dla owsa uprawianego w Kanadzie
w latach 90-tych ubiegłego stulecia gatunek
F. poae
był wymieniany jako czwarty
w powodowaniu fuzariozy owsa, po
F. avenaceum
,
F. culmorum
i
F. graminearum
,
natomiast dla jęczmienia uprawianego w tym kraju był drugim co do ważności
w powodowaniu fuzariozy kłosów (McCallum i in. 2001), podobnie jak w przy-
padku owsa uprawianego w tym kraju w latach 2002 i 2003 (Tekauz i in., 2004).
F. poae
powszechnie występował także na wiechach owsa w woj. lubelskim (Kie-
cana i Perkowski, 1998; Mielniczuk, 2001). Gatunek ten może być
przyczyną fuzariozy kłosów innych gatunków zbóż uprawianych w Europie i na świecie,
zwłaszcza w klimacie chłodniejszym (Kiecana, 1986, 1994, Sugiura in., 1993,
Salas i in., 1999, Cromey i in., 2001, McCallum i in. 2001, Tekauz
i in. 2004) oraz zgnilizny kolb kukurydzy (Chełkowski i in. 1994).
F. poae
był
również wyizolowywany z ziarna owsa (Clear i in., 2000, Kosiak i in. 1997),
pszenicy (Łacicowa, 1964, Clear i Patric, 1990, Kosiak i in., 1997,
Obst i in., 1997, Tóth, 1997), pszenżyta (Kiecana, 1988), jęczmienia (Clear
i Patric, 1990, Kosiak i in., 1997) i żyta (Łacicowa, 1968).
F. poae
porażając wiechy i kłosy zbóż ma zdolność syntetyzowania w porażonym
ziarnie związków trichotecenowych takich jak: niwalenol (NIV), diacetoksyscirpe-
nol (DAS), monoacetoksyscirpenol (MAS), scirpentriol (STO), fusarenon X (FUS-
X) oraz T-2 toksyna, HT-2 toksyna i neosolaniol (NEO) (Sugiura i in., 1993,
Chełkowski i in., 1994, Pat i in., 1995 wg Langseth i in., 1997, Lang-
seth i in., 1997, Perkowski i in., 1997, Kiecana i Perkowski 1998,
S a l a s i in., 1999).
Biorąc pod uwagę powszechność występowania
F. poae
na kłosach zbóż, a także
właściwości toksynotwórcze tego gatunku, podjęto badania nad jego występowaniem na
owsie oraz zanieczyszczeniem ziarna szkodliwymi metabolitami tego grzyba. Problem
uznano za ważny zwłaszcza dlatego, że zboże to coraz częściej wykorzystywane jest
w produkcji zdrowej żywności oraz w przemysłach farmaceutycznym i kosmetycznym.
MATERIAŁ I METODY
Badania dotyczące występowania fuzariozy wiech owsa przeprowadzono na po-
lach Stacji Doświadczalnej Oceny Odmian w Uhninie, w latach 1999–2001. W każdym
sezonie wegetacji, w fazie dojrzałości pełnej ziarna analizowano wiechy 12 genotypów
owsa, łącznie we wszystkich latach doświadczeń przeanalizowano 24 genotypy tego
zboża (ryc. 1).
Każdy z genotypów wzrastał na 4 poletkach o pow. 10m
2
. Podczas lustracji
uwzględniano po 400 wiech każdej odmiany i rodu hodowlanego (z każdego poletka
Porażenie wiech przez
Fusarium poae
(Peck) Wollenw. oraz zawartość...
93
po 100 wiech), a następnie określano udział wiech z objawami fuzariozy. Dla każdego
genotypu pobierano do badań laboratoryjnych po 20 wiech uznanych za porażone przez
grzyby z rodzaju
Fusarium
. Sposób prowadzenia analizy laboratoryjnej i mikologicz-
nej były takie same jak w przypadku badań pszenżyta (Kiecana, 1986).
Doświadczenie polowe ze sztucznym zakażaniem wiech 12 genotypów owsa
(tab. 2) przez
F. poae
szczep nr 37 przeprowadzono w 2001 roku, na polach doświad-
czalnych koło Zamościa. Ocenę chorobotwórczości użytego do inokulacji wiech izo-
latu
F. poae
przeprowadzono wg metody opisanej przez Mishrę i Behra (1976),
a materiał infekcyjny przygotowano wg Mesterhazego (1978), przy czym mo-
dyfikacją była hodowla grzyba na pożywce SNA przygotowanej na wywarze z liści
owsa (Kiecana i in. 2002). Sposób zakażania roślin owsa w polu był taki sam jak
w przypadku jęczmienia (Kiecana 1994). Materiał infekcyjny stanowiła zawiesina
F. poae
zawierajaca ok. 5x10
5
konidiów. Rośliny, których wiechy zakażano oraz rośliny
kontrolne wzrastały na poletkach o pow. 10 m
2
. Inokulacji wiech (80 wiech każdego
genotypu) dokonywano w fazie kwitnienia. Kontrolę stanowiły wiechy opryskiwane
tylko sterylną wodą destylowaną. Po zbiorze dla każdego genotypu ustalano plon ziar-
na z 10 wiech, masę 1000 ziaren oraz liczbę ziarniaków w wiesze, a następnie porów-
nywano z kontrolą.
Uzyskane wyniki opracowano statystycznie przy pomocy analizy wariancji oraz
wielokrotnych przedziałów ufności T-Tukey’a. Najmniejsze istotne różnice T-Tukey’a
obliczono przy poziomie istotności 0.05 (Oktaba, 1972).
Analiza chemiczna zawartości trichotecenów:
Próby ziarna ekstrahowano mieszaniną acetonitryl – woda 82 : 18 (v/v), a na-
stępnie oczyszczano przy użyciu kolumienek wypełnionych (5 cm
3
) mieszaniną węgla
aktywnego (Draco G 60, 100 mesh), celitu (Celite 545) i obojętnego tlenku glinu (70-
-230 mesh) zmieszanych w stosunku wagowym 1:1:1.
Trichoteceny grupy A analizowano jako pochodne trifluoroacetylowe, natomiast
trichoteceny grupy B jako pochodne trimetylosililowe. Analiza wykonywana była w
trybie szukania wybranych jonów (SIM). Dla trichotecenów grupy A były to: STO 456
i 555; T-2 tetraol 455 i 568; T-2 triol 455 i 569; DAS 402 i 374; HT-2 455 i 327; T-2 327
i 401 oraz Mirex 332 i 509. Czas retencji dla tych toksyn wynosił odpowiednio: 14,71;
15,18; 18,23; 18,62; 19,54; 21,56 i 21,32 minut.
Do oznaczania trichotecenów grupy B również wykonana była analiza wybra-
nych jonów (SIM). Były to dla DON 103 i 512; 3-AcDON 117 i 482; 15-AcDON 193
i 482; FUS 103 i 570; NIV 191 i 600. Czas retencji dla tych toksyn wynosił odpowied-
nio: 19,53; 20,88; 21,07; 21,01; 21,25 minut.
Celem potwierdzenia obecności w próbie oznaczanych toksyn wykonana została
analiza w pełnym zakresie mas (od 100–700 amu) dostarczająca widmo masowe, któ-
re porównywano z analogicznie otrzymanym widmem dla standardu. Widmo to wraz
z porównywaniem czasów retencji analizowanego związku ze standardem jest podsta-
wą do identyfikacji toksyn. Obok analizy jakościowej oznaczano stężenie badanych
94
Irena Kiecana, Elżbieta Mielniczuk, Juliusz Perkowski, Piotr Goliński
toksyn poprzez porównanie względnych wysokości wybranych jonów. Otrzymane wy-
niki poddane były obróbce w programie Chem Station.
Odzysk dla analizowanych toksyn wynosił: T-2 86±3,8%; T-2 tetraol 88±4,0%;
HT-2 91±3,3%; DAS 84± 4,6%; DON 84±3,8%; 3AcDON 78±4,8%; 15 AcDON
74±2,2%; NIV 81±3,8%. Natomiast limit detekcji dla analizowanych toksyn wynosił
0,01 mg/kg.
WYNIKI
Przeprowadzone badania wykazały obecność wiech z objawami fuzariozy
w każdym sezonie wegetacji. Procent takich wiech wahał się w 1999 roku od 0,5 (STH
3497) do 6 (POB 4398), w 2000 r. od 0.5 (Bajka, Borowiak, CHD 2099, STH 4599)
do 2.5 (STH 4699) natomiast w 2001 r. od 0.5 (Bajka) do 3.5 (Akt) (ryc. 1). W wyniku
analizy mikologicznej plew i ziarniaków, w każdym roku badań otrzymywano grzyby
z rodzaju
Fusarium
. Największy udział izolatów
F. poae
wśród ogółu
Fusurium
spp.,
zanotowano w 2000 roku i wynosił on 38% (344 izolaty, w tym 268 z ziarniaków i 76
z plew). W latach 1999 i 2001 izolaty należące do tego gatunku stanowiły odpowied-
nio 26.8 % (141 izolatów) i 35.4% (194 izolaty) wyosobnień wszystkich
Fusarium
spp. Przy czym częściej uzyskiwano
F. poae
z ziarniaków aniżeli z plew (tab. 1). Inne
gatunki
Fusarium
spp. były reprezentowane przez
F. avenaceum, F. crookwellense,
F. culmorum
i
F. sporotrichioides
.
1999 2000 2001
%
7
6
5
4
3
2
1
0
Ryc. 1 Procentowy udział wiech owsa z objawami fuzariozy w latach 1999–2001
Fig. 1 Percentage of oat panicles with fusariosis symptoms in 1999–2001
Porażenie wiech przez
Fusarium poae
(Peck) Wollenw. oraz zawartość...
95
Tabela 1
Grzyby wyosobnione z ziarniaków i plew owsa w latach 1999–2001
Table 1
Fungi isolated from kernels and chaffs of oat in 1999–2001
Liczba izolatów
Isolates numbers
Gatunek grzyba
Fungi species
1999
2000
2001
1999
–
2001
Ogólna
liczba
izolatów
Total
number of
isolates
ziarniaki
kernels
plewy
chaffs
ziarniaki
kernels
plewy
chaffs
ziarniaki
kernels
plewy
chaffs
ziarniaki
kernels
plewy
chaffs
Fusarium poae
122
19 268 76 132 62 522 157 679
Inne
Fusarium
spp.
other
Fusarium
spp.
308 78 340 216 277 99
925
393
1318
Inne grzyby
other fungi
606 289
532
128 363 118
1501
535 2036
Razem
Total
1036 386 1140 420 772 279 2948 1085 4033
Sztuczne zakażanie wiech owsa przez
F. poae
okazało się skuteczne. Wiechy te nie
wykazywały typowych dla fuzariozy oznak etiologicznych w postaci pomarańczowych
sporodochiów, jednak były one mniejsze od wiech kontrolnych i wykazywały objawy
zbielenia kłosków. Ziarniaki pochodzące z wiech inokulowanych
F. poae
były lekkie
i miękkie, często także wewnątrz przerośnięte grzybnią patogena. Pozyskane w tym
czasie ziarniaki z wiech kontrolnych były normalnie wykształcone.
Analiza statystyczna wykazała istotne różnice w plonie ziarna uzyskanego
z wiech sztucznie zakażanych przez
F. poae
, w przypadku 4 badanych genotypów
(CHD 894, CHD 1607, STH 2393 i Sławko (tab. 2). Procentowa obniżka plonu ziarna
dla tych genotypów wynosiła od 44 (STH 2393) do 63 (Sławko) (ryc.2.)
Inokulacja wiech owsa spowodowała także istotną redukcję masy 1000 ziaren
u większości badanych genotypów. Wyjątek stanowiły rody hodowlane CHD 1607,
STH 2292, STH 2393. (tab. 2). Największą procentową obniżkę MTZ zanotowano
w przypadku rodu hodowlanego CHD 894 – 63,7%, zaś najniższą u rodu CHD 1692
[ Pobierz całość w formacie PDF ]