Материал подготовлен на основании авторской статьи, размещённой на сайте «Главагроном».
Е.Ю. Торопова, профессор Новосибирского государственного аграрного университета, заведующая лабораторией Всероссийского НИИ фитопатологии, доктор биологических наук
И.Г. Воробьева, ведущий научный сотрудник Центрального сибирского ботанического сада СО РАН, доктор биологических наук
М.А. Мустафина, руководитель группы технических экспертов по зерновым культурам ООО «Сингента», кандидат биологических наук
М.П. Селюк, научный сотрудник Новосибирского государственного аграрного университета и Всероссийского НИИ фитопатологии, кандидат биологических наук
Мониторинг патогенов яровой пшеницы в течение последних 10-15 лет свидетельствует о постепенных изменениях численности популяций патогенов, характера и размеров экологических ниш, смене доминирующих видов в сообществах, о появлении ранее не встречавшихся, повышении вирулентности и агрессивности до этого малопатогенных групп организмов [4, 10, 11]. Так, в Западной Сибири и Зауралье, начиная с 2007-2008 гг., произошла смена доминирующих фитопатогенов на подземных органах пшеницы, в результате которой грибы р. Fusarium заняли преобладающее положение над ранее доминировавшим Bipolaris sorokiniana Sacc. Shoem. Среди факторов, обеспечивших доминирование фузариевых грибов в патокомплексе корневых гнилей зерновых культур, следует отметить усиление засушливости климата, минимизацию обработки почвы, ежегодное протравливание семян триазольными препаратами, снижение супрессивности почвы к грибам р. Fusarium, засоренность почв семенами сорняков [9].
Экологические ниши фузариевых фитопатогенов включают не только подземные, но и генеративные органы растений, которые они заражают при благоприятных гидротермических условиях. Заражение колоса может происходить по сосудам или воздушно-капельным путем [8]. Интенсивность заражения определяется рядом абиотических и биотических факторов, среди которых существенную роль играют сортовые особенности культуры, фитосанитарное состояние почвы, конкуренция с другими фитопатогенами, погодные условия [1, 3, 9].
При заражении фузариевыми грибами продовольственного зерна главной опасностью становится способность возбудителей фузариозов синтезировать микотоксины [6, 7], крайне опасные для здоровья человека и животных. Среди них — зеараленон и трихотеценовые микотоксины. Употребление загрязненных ими продуктов вызывает серьезные заболевания у человека и животных [5].
Токсинообразующие виды и расы грибов р. Fusarium больше приурочены к теплым и влажным регионам. Так, стойкие популяции вида F. graminearum существуют в Приморском крае и на Северном Кавказе, откуда в период локальных погодных изменений происходит периодическое расселение патогена с семенами или воздушными течениями на новые участки, где складываются благоприятные для него климатические условия. Так, например, на северо-западе России F. graminearum отмечают с 2003 г. Возможно, потепление климата, особенно в зимние месяцы, способствовало выживанию этого вида на новых территориях, или же произошла его адаптация к более холодным условиям обитания [2].
Ежегодный анализ в период 2012-2018 гг. фитосанитарного состояния семян яровой пшеницы из Новосибирской, Томской, Кемеровской, Тюменской областей, Алтайского и Красноярского краев методом влажных рулонов по ГОСТ 12044-93 показал, что все партии зерна в той или иной степени инфицированы грибами р. Fusarium, причем зараженность отдельных партий была катастрофической — 60-70% и более, многократно превышая порог вредоносности (10%), что соответствовало уровню сильной эпифитотии.
Из семян яровой пшеницы выделяли следующие виды фузариевых грибов (представлены в порядке убывания частоты встречаемости): F. sporotrichioides, F. poae, F. equiseti, F. oxysporum, F. culmorum, F. solani, F. avenaceum, F. incarnatum, F. heterosporum. Единично в образцах зерна встречались также F. acuminatum, F. subglutinans и др.
Зараженность семенного зерна фузариевыми грибами снижала его фитосанитарные и посевные качества. По данным 2012-2017 гг., коэффициенты корреляции между зараженностью семян грибами р. Fusarium и распространением корневой гнили проростков в рулонах составили за указанный период r = 0,511-0,615 и были достоверны на 1% уровне значимости.
Передача грибов р. Fusarium с семенами способствовала формированию новых очагов фитопатогенов в почве или усугубляла ситуацию с уже существующими, приводила к замедлению ростовых процессов у проростков и всходов, изреживанию их за счет активного начала эпифитотического процесса корневых гнилей с первых дней вегетации растений. Применение протравителей семян не обеспечивало радикального оздоровления растений из-за низкой чувствительности фузариевых грибов к фунгицидам и высокой заселенности ими зональных почв, достигающей 7 ЭПВ и более [9].
Максимальный уровень инфицирования колосьев фузариевыми грибами отмечали на фоне высоких температур (на 3-5 °С выше среднемноголетних в последнюю декаду июля и в августе) и обильных осадков. Коэффициенты корреляции степени инфицирования зерна пшеницы грибами р. Fusarium и суммы осадков за август в среднем за 2012-2015 гг. составили 0,721-0,869.
Инфицированные фузариевыми грибами колосья яровой пшеницы в большинстве случаев имели нормальный вид, но периодически отмечались симптомы «белоколосости», при избыточном увлажнении колосья покрывались розоватым мицелием.
В последние 3-5 лет в связи с умеренными зимними температурами значительно расширились площади под озимой пшеницей во всех регионах Сибири, по экспертным оценкам, в настоящее время они составляют 300-320 тыс. га. Наряду с сортами сибирской селекции (Зимушка, Метелица, Жатва Алтая, Сибирская нива, Новосибирская 51, Новосибирская 40 и др.) здесь достаточно широко возделываются и европейские сорта, в частности, Скипетр. Нередки на полях Сибири и немецкие сорта озимой пшеницы, например, Торрилд и Скаген.
В последние годы в агроценозах озимых культур в регионах Сибири стали проявляться типичные симптомы фузариоза колоса. Пораженные колосья, их части или отдельные колоски сначала светлеют, затем приобретают красно-коричневый оттенок. Очаги «типичного» фузариоза колоса были отмечены в Алтайском крае, Новосибирской, Омской, Тюменской и Кемеровской областях, в Красноярском крае. Площади очагов поражения колоса пока не велики, и распространенность болезни можно считать умеренной, не превышающей 15%.
Выделение в чистые культуры и анализ фитопатогенов из колосьев с типичными симптомами фузариоза показали наличие комплекса видов р. Fusarium, в который входил и F. graminearum, ранее не встречавшийся на территории Сибири [2]. Микромицет формирует типичные по морфологическим признакам колонии и макроконидии. Исследование грибных изолятов из колосьев с симптомами фузариоза методом ПЦР в реальном времени подтвердило их вероятную принадлежность к F. graminearum. Генетический анализ свидетельствует о высокой вероятности заноса этого вида из европейской части Российской Федерации или Западной Европы с семенами озимых культур. Погодные условия Западной Сибири последних лет, по-видимому, оказались в пределах адаптационных возможностей F. graminearum, и велика вероятность образования сибирской популяции этого чрезвычайно опасного фитопатогена.
Одним из доказательств резкого обострения проблемы фузариоза колоса в Уральском и Сибирском регионах стал анализ продовольственного зерна урожая 2017 г. на содержание фузариотоксинов. Содержание микотоксинов в зерне определяли методом непрямого конкурентного иммуноферментного анализа (ИФА) с чувствительностью 4 мкг/кг (Т-2 токсин), 20 мкг/кг (зеараленон), 50 мкг/кг (дезоксиниваленол) в соответствии с «Наставлениями по применению тест-систем», утвержденными Департаментом ветеринарии Минсельхоза России 11.07.2002 г., ГОСТ Р 52471-2005 и ГОСТ 31653-2012. Выборочная оценка 35 партий зерна пшеницы и ячменя из Новосибирской, Омской, Тюменской, Челябинской областей и одного района Красноярского края на наличие в них трех опасных микотоксинов (Т-2, дезоксиниваленола и зеараленона) показала их присутствие в 19 случаях.
По результатам проведенных исследований микотоксин Т-2 был обнаружен в 54,3% проанализированных партий зерна. Его предельно допустимые концентрации (ПДК) в зерне пшеницы составляют 100 мкг/кг (Регламент Таможенного союза ТР ТС 015/2011 с изменениями на 15.09.2017). Превышение ПДК Т-2 токсина отмечено в Исетском районе Тюменской области (в 2,3 раза) и в Каратузском районе Красноярского края (в 1,8 раза). Микотоксин дезоксиниваленол (ДОН) обнаруживали в 22,9% партий и также чаще всего определяли в зерне из Тюменской области и Красноярского края. ПДК ДОН составляет 700 мкг/кг для пшеницы, превышение в 1,7 раза выявлено в зерне пшеницы из Исетского района Тюменской области, в 1,5-4,7 раза в партиях зерна пшеницы из Каратузского района Красноярского края. Микотоксин зеараленон отмечен только в зерне пшеницы из Красноярского края, и его содержание не превышало ПДК (ПДК = 1000 мкг/кг). Систематический массовый контроль содержания микотоксинов в продовольственном зерне в условиях Сибирского региона практически не проводится, и выявленная проблема пока, к сожалению, не имеет перспектив решения в ближайшее время.
Для ограничения инфицирования семян яровой и озимой пшеницы грибами р. Fusarium и снижения опасности загрязнения зерна микотоксинами следует проводить комплекс мероприятий, включающий как агротехнические, так и оперативные методы защиты растений.
Учитывая, что стартовой площадкой фузариозов является почва, где патогены могут длительное время (до 15 лет) сохраняться в форме хламидоспор, склероциев и других покоящихся структур, следует, прежде всего, создать условия для повышения супрессивности и оздоровления почвы. Следует повышать биологическое разнообразие культур в севооборотах, исключая повторное возделывание зерновых культур, вносить полные нормы органических и минеральных удобрений, обеспечивать условия для разложения инфицированных растительных остатков путем их тщательной запашки и (или) обработки биопрепаратами. Для ограничения передачи фитопатогенов с семенами следует вести тщательный фитосанитарный контроль ввозимых семян, их протравливание максимальными рекомендуемыми нормами расхода препаратов и выбраковку сильно (более 30%) зараженных партий. Для столь опасных фитопатогенов, какими являются возбудители фузариоза колоса, применение контактных и биологических препаратов нецелесообразно. Следует выбирать системные химические препараты, специально или в значительной мере нацеленные против фузариевых грибов, например, содержащие такое действующее вещество, как флудиоксонил (Максим Плюс, Максим Форте). Для предотвращения контаминации зерна токсинами важно соблюдать режим его хранения, в частности, влажность не должна превышать критического значения — 14%. Если условия вегетации способствуют заражению колоса грибами р. Fusarium, то есть при высоких температурах, превышающих на 3-5 °С средние многолетние данные последней декады июля и всего августа, сопровождающихся обильными осадками, следует проводить обработку посевов фунгицидами, например, препаратом Осирис (эпоксиконазол + метконазол) в фазе колошения. Требуется наладить обязательный токсикологический контроль зерновой продукции, особенно предназначенной на продовольственные и кормовые цели, анализ зерна и муки на наличие микотоксинов в сертифицированных лабораториях.
Литература:
- Аблова И.Б., Беспалова Л.А., Колесников Ф.А. и др. Принципы и методы селекции пшеницы на устойчивость к болезням в КНИИСХ имени П.П. Лукьяненко // Зерновое хозяйство России, 2016, № 5, с. 32-36.
- Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П., Левитин М.М. Биоразнообразие и ареалы основных токсинопродуцирующих грибов рода Fusarium // Биосфера, 2014, т. 6, № 1, с. 36-45.
- Казакова О.А., Торопова Е.Ю., Воробьева И.Г. Взаимоотношения фитопатогенов семян ячменя в Западной Сибири // АПК России, 2016, т. 23, № 5, с. 931-934.
- Левитин М.М. Микроорганизмы в условиях глобального изменения климата // Сельскохозяйственная биология, 2015, т. 50, № 5, с. 641-647.
- Мазыгула Е.Д., Харламова М.Д. Оценка токсичности и экологической опасности сырья и кормов, содержащих микотоксины // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности, 2015, № 1, с. 50-56.
- Монастырский О.А. Микотоксины — глобальная проблема безопасности продуктов питания и кормов // Агрохимия, 2016, № 6, с. 67-71.
- Соколова Г.Д. Внутривидовое разнообразие фитопатогенного гриба Fusarium graminearum // Микология и фитопатология, 2015, № 2 (49), с. 71-79.
- Торопова Е.Ю., Стецов Г.Я., Чулкина В.А. Эпифитотиология. — Новосибирск, 2011, 711 с.
- Торопова Е.Ю., Селюк М.П., Казакова О.А. Факторы доминирования грибов рода Fusarium в патокомплексе корневых гнилей зерновых культур // Агрохимия, 2018, № 5, с. 73-82.
- Magan N., Medina A., Aldred D. Possible climate-change effects on mycotoxin contamination of food crops pre and post harvest // Plant Pathol., 2011, v. 60, № 1, рр. 150-163.
- Garrett K.A., Dendy S.P., Frank E.E. et al. Climate change effects ok plant disease: genomes to ecosystems // Ann. Rev. Phytopathol., 2006, v. 44, pp. 489-509.
Узнавайте первыми самые актуальные новости сельского хозяйства России и мира на нашем сайте «ГлавАгроном».