Культурные злаки страдают от вредных грибов

Можно ли отравиться самым обычным хлебом, даже если он свежевыпеченный и приятно пахнет? Оказывается, что да! И отравление может быть смертельным. А всему виной… грибы. О «злых» и опасных грибах и о том, как с ними бороться, рассказывает Елена Земцова, научный сотрудник химико-экологической лаборатории Тобольской комплексной научной станции УрО РАН.

— Елена, расскажите, пожалуйста, о вашей научной работе.

— Моя научная работа связана с изучением грибных болезней культурных злаков. В области моих интересов – токсигенные микроскопические грибы. Их исследуют под микроскопом, однако симптомы, которые они вызывают, обычно можно увидеть невооруженным глазом.

— Что это за болезни?

— Одно из наиболее опасных заболеваний зерновых культур – фузариоз колоса. Возбудители болезни – микромицеты рода Fusarium в процессе своей жизнедеятельности продуцируют токсичные вещества, которые накапливаются в заражённых зёрнах, сохраняются в продуктах переработки зерна, поскольку, как правило, не разрушаются при термической обработке, что может привести к проблемам со здоровьем и у животных, и у людей.

Елена Земцова, научный сотрудник химико-экологической лаборатории Тобольской комплексной научной станции УрО РАН. Фото Наталии Лесковой

— Такие случаи были?

— В истории мировой токсикологии известны случаи массового отравления людей со смертельным исходом. В 30-е годы прошлого века, а также в годы Великой отечественной войны в ряде районов СССР наблюдались вспышки тяжёлого заболевания – алиментарно-токсической алейкии, в результате поедания зерна, перезимовавшего под снегом. Болезнь проявлялась тошнотой, рвотой, некротической ангиной, часто заканчивалась летально. Погибли тысячи людей на Урале и в Западной Сибири. Причиной стали токсины, продуцируемые фузариевыми грибами. Их концентрация в зерне оказалось очень высокой, и люди, ослабленные голодом, стали жертвами этой коварной болезни.

— А сейчас такое случается?

— Случаи выявления опасных концентраций фузариотоксинов известны и в настоящее время, в том числе в партиях зерна из Тюменской области. Это говорит в пользу актуальности проблемы. Поэтому зерно, используемое для пищевых и кормовых целей, проверяют на содержание микотоксинов. Методы их определения разнообразны: это иммуноферментный, хроматографический анализ.

Конидии грибов р. Fusarium. Фото Елены Земцовой

Надо сказать, что зерновые культуры поражает около 20 видов фузариевых грибов, каждый вид продуцирует свой спектр микотоксинов, отличающихся механизмами патогенного действия. Во многих странах, в том числе в нашей, проводится мониторинг их содержания в зерне, чтобы предотвратить вред для здоровья. Разработаны предельно допустимые концентрации отдельных фузариотоксинов (Т-2 токсина, дезоксиниваленола, зеараленона, фумонизинов) в зерне, продуктах питания человека и кормах для животных, проводится контроль качества зерна. Установлена безопасная норма по показателю «фузариозные зёрна». Часто они отличаются от нормальных зёрен – сморщенные, белёсые, иногда с пятнами розового цвета. Содержание таких зёрен в партиях зерна не должно превышать одного процента.

— Всегда ли можно увидеть визуально это заболевание?

— Нет, не всегда. Некоторые виды, например, F. avenaceum, F. graminearum, F. culmorum при благоприятных условиях образуют типичные симптомы фузариоза колоса – оранжевый или розовый налет мицелия и спороношения гриба на колосковых чешуях. Другие же виды, например, F. sporotrichioides, F. poae, F. tricinctum окрашенной споровой массы на поверхности колоса не формируют, и заболевание протекает бессимптомно. В партиях зерна наряду с зёрнами, имеющими типичные признаки фузариоза, всегда присутствуют зёрна без видимых симптомов поражения, при этом они несут внутреннюю инфекцию и микотоксины. Такое зерно также представляет опасность.

Массовое поражение пшеницы фузариозом колоса (сорт Казахстанская 10) после искусственного заражения растений. Фото Елены Земцовой

— Что нужно делать, чтобы не допустить развития всех этих грибковых заболеваний?

— Наиболее эффективный и экологичный способ борьбы с такими инфекциями – выращивание устойчивых сортов. Существует несколько типов устойчивости зерновых к фузариозу, которые не всегда сочетаются друг с другом – один сорт может быть устойчивым к проникновению и распространению патогена по колосу, другой – к заражению зерна, третий – к образованию токсинов. Полностью иммунных к фузариозу сортов зерновых нет, наблюдаются различия только по степени устойчивости к патогенам.

Селекционеры предоставили нам семена сортов яровой пшеницы, районированных и перспективных в Тюменской области, и в течение нескольких лет мы исследовали опытным путём их устойчивости к фузариозу колоса в условиях искусственного заражения. Предварительно мы выращивали гриб, доминирующий в регионе (F. avenaceum), а затем во время массового цветения растений колосья опрыскивали водной суспензией спор гриба. После уборки растений оценивали распространенность болезни, развитие симптомов на колосе и заражённость зерна. В результате исследуемые нами сорта были дифференцированы на несколько групп – высоковосприимчивые, средневосприимчивые и сорта, обладающие относительной устойчивостью к болезни. Была получена интересная закономерность: сорта с более поздними сроками созревания поражались фузариозом колоса значительно сильнее, нежели раннеспелые сорта.

Полевой инфекционный питомник. Фото Елены Земцовой

— Значит, надо сажать такие сорта, которые созревают раньше?

— Казалось бы, да, но не всё так просто. Ведь помимо фузариоза колоса есть ещё и другие вредоносные болезни – например, бурая ржавчина, мучнистая роса, пятнистости листьев… При этом сортов зерновых культур, обладающих комплексной устойчивостью ко всем болезням, не существует. Многолетняя агрономическая практика показала, что в хозяйстве целесообразно выращивать не менее 2–3 сортов, которые бы не дублировали, а выгодно дополняли друг друга по биологическим свойствам и хозяйственным признакам, в первую очередь по устойчивости к болезням. Многосортовые посевы с разнообразной по генотипам устойчивости структурой снижают вероятность эпифитотий (распространения болезней), обеспечивают более высокую урожайность.

— Вы как-то проверяли эти догадки?

— В течение нескольких лет мы также изучали устойчивость исследуемого набора сортов яровой пшеницы к листостебельным болезням в естественных полевых и провокационных условиях. Сорта, будучи устойчивыми к одним заболеваниям, сильно поражались другими. Например, сорта пшеницы, проявившие относительную устойчивость к фузариозу колоса, оказались высоковосприимчивыми к бурой ржавчине. На основе полученных результатов исследований и многочисленных фотоматериалов мы подготовили к печати учебное пособие «Атлас грибных болезней культурных злаков Тюменской области», предназначенное главным образом для студентов биологических и сельскохозяйственных специальностей. Атлас также представляет интерес для фермеров, селекционеров, для всех, кто интересуется защитой растений от вредных организмов.

Поражение пшеницы бурой ржавчиной (сорт Тюменская 27). Фото Елены Земцовой

— Что собой представляет этот атлас?

— В учебном пособии представлены результаты фитопатологической экспертизы семян пшеницы, выращенной на шести государственных сортоиспытательных участках Тюменской области. Эти сортоучастки расположены в трёх природно-климатических зонах – подтайги (Нижнетавдинский и Аромашевский участки), северной лесостепи (Ялуторовский, Омутинский, Ишимский) и южной лесостепи (Бердюжский). Мы сумели выявить различия в структуре заражённости семян патогенами по годам исследования с контрастными погодными условиями, зонам выращивания и сортообразцам.

Интересно, что сорта, которые проявили высокую восприимчивость к фузариозу колоса на искусственном инфекционном фоне, также были восприимчивы к этому заболеванию в естественных полевых условиях. Иначе говоря, наши лабораторные наработки оказались вполне пригодными к использованию на практике.

Материал подготовлен при содействии организаторов ежегодного фестиваля «Менделеевские дни» в Тобольске.