Аналіз грибних захворювань зернових

Значна кількість ураження зерна кукурудзи та пшениці грибами, які здатні до утворення мікотоксинів, пояснюється не лише сприятливими умовами для розвитку патогенів, але й безвідповідальністю наших аграріїв. Зекономлені на фунгіцидах кошти «вилазять боком», тобто погіршують стан нашого здоров’я

Тетяна Рожкова, науковий редактор, Agroexpert (Україна)

Упродовж двох останніх років в Україні виникла загроза зараження зерна грибами, які здатні продукувати такі вторинні метаболіти, як мікотоксини. За вирощування рослин у полі створилися сприятливі умови для розвитку цих фітопатогенів. Відмітили також підвищення ураження рослин у полі грибами з родів Fusarium, Cladosporium (кукурудза, пшениця), і навіть спостерігали утворення характерних нальотів грибів із роду Penicillium на колосі пшениці. На жаль, читаючи відгуки експертів про минулорічний урожай, окрім вражень про його кількість, характеристики його якості так і не знайшли.

Теоретична підготовка українських аграріїв до проблеми мікотоксикозів, завдячуючи зусиллям журналістів аграрного сектору, вважаємо є достатньою. Можливо не всі перерахують повний спектр мікотоксинів кожного гриба та його дію на тварину чи людину, але сутність проблеми розуміють усі.

Відсутність державного моніторингу мікотоксинів у зерні та зерновій продукції, недостатній рівень хімічного захисту рослин за їхнього вирощування, порушення умов зберігання зерна ставить під загрозу здоров’я нашої нації, як би пафосно це не звучало.

Ветеринари боронять країну від контамінації мікотоксинами

Нагадаємо, що зараження зерна грибами, які продукують мікотоксини, відбувається під час вирощування рослин у полі. Мікотоксини не руйнуються під час виробництва борошна, випікання хліба, печива та іншої переробки. Тобто можливий прямий шлях: із поля – до нашого столу. Але є й триваліший шлях: фуражне зерно – тварини та птахи – людина. Окрім того, зерно перезаражується грибами і за порушення умов його зберігання. За сприятливих умов для розвитку грибів проростають їхні спори, швидко утворюється рясне спороношення, тоді зернова маса слугує сприятливим субстратом для їхнього росту та розвитку.

Цікавим є той факт, що проблема мікотоксикозів уже давно зрозуміла та її успішно вирішують у ветеринарії, а щодо позиції нашої сучасної медицини не зрозуміло: взагалі виникає питання – чи знають про цю проблему українські лікарі?

Українські вчені – ветеринари, покладаючись лише на свій ентузіазм і сподіваючись тільки на себе, проводять моніторинг забруднення кормів, розробляють програми зі зниження контамінації останніх. Але один у полі не воїн!

Прикладом фундаментальної роботи з моніторингу мікотоксинів є дослідження В. А. Труфанової контамінації кормів для птиці з центральних, східних і південних областей України та АР Крим, проведені впродовж 1996–2003 рр. На той час найбільш контамінованим корм виявився фузарієвими мікотоксинами (особливо Т-2 токсином): цей токсин переважав у зразках кукурудзи, ячменю та вівса, а в 2 зразках пшениці та одному ячменю виявили зеараленон, дезоксиніваленол і аурофузарин.

Вивчення забруднення кормів для ВРХ та свиней у північно-східному регіоні України протягом 2009–2011 рр. (А. Й. Краєвський та ін., 2013 р.) показало, що кількість кормів із високим ступенем контамінації для ВРХ становила 37,9%, а для свиней – 28,9%. Мікобіота кормів складалась із Aspergillus Mich. – 32% від загальної кількості виділених грибів, Mucoraceae – 19,2%, Penicillium Linc. – 18,8 і Fusarium Linc. – 5,6%. Із мікотоксинів виділили афлатоксин В1 (10 проб) у межах 0,06–0,3 мг/кг, патулін (3 проби) – 0,05–0,08 мг/кг, стеригматоцистин (9 проб) у межах нижче 0,02– 0,05 мг/кг і зеараленон (6 проб) – у межах 0,05–1,06 мг/кг. Найпоширенішими виявились мікотоксини, які продукують гриби з роду Aspergillus.

Востаннє корми досліджували (165 зразків різних видів (пшениця, кукурудза, ячмінь, овес)) упродовж 2015–2016 рр. (О. М. Васянович та ін, 2016 р.). Мікобіота кормів складалась із Aspergillus – 20,4%, Penicillium – 21,9, Fusarium – 23,5, Alternaria – 20,6%. На жаль, усіх наявних мікотоксинів не визначали, зупинились на аналізі фузаріотоксинів, оскільки виділили найбільшу частку активних штамів із роду Fusarium. Із токсичних штамів грибів цього роду було виділено продуцентів фумонізинів – 18,03%, зеараленону – 14,75, Т-2 токсину – 11,47 та вомітоксину – 6,5% .

А де дані з дослідження забруднення зерна для переробної промисловості мікотоксинами та грибами, які їх утворюють? Ми не знайшли, можливо, погано шукали?!

Періодично окремі науковці проводять спостереження за внутрішньою та зовнішньою інфекцією зерна чи насіння окремих сільськогосподарських культур. Деякі з них також визначають і окремі мікотоксини. Але програм із моніторингу мікотоксинів, чи хоча б грибів, які їх утворюють, та із зменшення контамінації зерна досі немає.

Що приховує цариця полів?

Для аналізу відібрали зерно, яке не мало жодних візуальних ознак ураження хворобами: ні плям, ні нальотів. Вивчення внутрішньої інфекції проводили за допомогою поживного середовища. Тобто спровокували розвиток грибів, які містилися всередині зернівок кукурудзи. Через тиждень навколо зерна утворилися колонії різних грибів та бактерій. Грибні колонії мали сіре, майже чорне, червоне й зелене забарвлення, а подекуди спостерігали утворення павутинистого нальоту із чорними крапками (табл. 1).

Аналіз колоній, які утворилися навколо зернівок, показав значне зараження кукурудзи грибами, особливо тими, що здатні продукувати мікотоксини. Гриби роду Cladosporium на середовищі утворювали колонії двох типів: темно-зелені (майже чорні) та пухнасті сірі. Мікроскопування довело наявність у двох випадках конідій і конідієносців лише кладоспорієвих грибів. Можливо, на кукурудзі були два види грибів цього роду. Конідії роду Cladosporium одноклітинні лимоноподібної та витягнутої форм, які утворюють ланцюжки на довгих конідієносцях. Ці гриби виявились найчисельнішими за вивчення внутрішньої мікробіоти кукурудзи на всіх трьох гібридах.

Гриби з роду Rhizopus утворювали білі павутинисті колонії з чорними крапками, які є спорангіями, де містяться чисельні кулеподібні спорангієспори. Їхній розвиток відмітили на двох гібридах – Сенсор та ДКС 3511.

Червоні колонії фузарієвих грибів утворились на зерні всіх трьох гібридів (найбільше на гібриді ДКС 4590).

Гриби з роду Penicillium утворювали колонії блакитно-зеленого забарвлення здебільшого прямо на зерні кукурудзи. На гібриді ДКС 3511 розвитку пеніцилових грибів не відмітили.

Насіння також проросло, але на деяких проростках спостерігали утворення коричневих виразок. Окрім того, відзначили загнивання корінців унаслідок розвитку бактеріальної інфекції. Доказом чого було утворення білих крапельок ексудату на уражених корінчиках. Меншого розвитку бактеріоз набув на гібриді Сенсор.

Сюрпризи пшениці із Полісся

Зовнішній огляд насіння озимої пшениці, вирощеної в умовах зони Полісся, показав наявність лише 4% зернівок із чорним зародком та 20% насіння трохи меншого за розміром від загальної маси. Тобто не було ні типових грибних нальотів, ні наявності сміттєвих домішок у вигляді сажкових мішечків чи склероціїв Claviceps purpurea. Тож можна стверджувати, що стан зерна – нормальний.

Але вивчення внутрішньої інфекції зерна пшениці розкрило неочікувані сюрпризи – широкий спектр грибів, які здатні утворювати мікотоксини. За 10 років наших спостережень за внутрішньою мікробіотою насіння та зерна вперше спостерігали таке різноманіття грибної мікрофлори. Всього виділили 10 різних видів грибів (табл. 2).

Причому відсоток нетипових видів був досить значним. Якщо останніми роками переважали здебільшого дрібноспорові види грибів роду Alternaria, то в цьому зразку домінуючого положення набули гриби з роду Penicillium. Також нетиповим було одночасне утворення декількох колоній біля однієї зернівки. Так разом могли існувати альтернарієві гриби з родів Penicillium, Trichotecium roseum. Найчастіше спостерігали таку картину: під зерниною виростала альтернарієва колонія, на насінні та всіх пророслих корінцях утворювались блакитно-зелені колонії грибів із роду Penicillium. Колонії грибів з роду Rhizopus могли вкривати також інші колонії, тому їхня частка виділення виявилась досить значною – 10,1%. Trichotecium roseum виділявся разом із іншими грибами, особливо багато його було з альтернарієвими. Фузарієві гриби були представлені лише одним видом – Fusarium oxysporum, відсоток колоній якого становив 2,4%. На середовищі він утворював рожево-білі колонії, які вкривали зерно. Також зустрічалися жовті бактеріальні колонії.

Зовсім нетиповими видами для внутрішньої мікрофлори зерна озимої пшениці стали гриби з роду Aspergillus, Cladosporium та Aureobasidium pullulans. Гриби роду Aspergillus були представлені двома видами. Aspergillus niger утворював білі мутні колонії з чорними крапками. За мікроскопування побачили чорні коремії гриба. A. flavus виявляли рідше за перший вид, і зазвичай він утворював оливково-зелені колонії на середовищі. Кладоспорієві гриби проросли округлими темно-зеленими колоніями. Гриби роду Aureobasidium привертали увагу деревоподібно розгалуженими колоніями темно-зеленого забарвлення.

Висновки з аналізів зерна кукурудзи та озимої пшениці

Виділення та визначення грибів, здатних продукувати мікотоксини, є одним із шляхів виявлення цих речовин у різних субстратах. Зрозуміло, що цієї інформації недостатньо для конкретних висновків. Але за високої чисельності грибів, можливо стверджувати про наявність мікотоксинів у досліджуваній продукції.

Значний вміст грибів із роду Fusarium та Penicillium у зерні кукурудзи свідчить про наявність у ній мікотоксинів цих грибів. Відома здатність і кладоспорієвих грибів до утворення цих небезпечних речовин, утім, це питання достатньо ще не вивчено.

Справжня небезпека очікує тих, хто вживатиме зерно чи зернову продукцію з Полісся. 5 видів грибів, що здатні продукувати мікотоксини, які сьогодні можна легко визначити і й до того ж вміст яких має контролюватись, було виділено із зразка досліджуваного зерна.

Таблиця 1. Внутрішня мікрофлора зерна кукурудзи врожаю 2016 р., (Сумська обл., Лісостеп)

Таблиця 2. Внутрішня мікрофлора зерна пшениці озимої врожаю 2016 р., (Сумська обл., Полісся)