Микобиота зерна селекционных линий овса ФИЦ «Немчиновка» конкурсного сортоиспытания на полях в Московской области в 2019 году

Актуальность. Высокий спрос на качественное зерно овса для производства продуктов питания приводит к необходимости исследований устойчивости этой зерновой культуры к вредоносным заболеваниям и созданию новых высокопродуктивных сортов.

Материалы и методы. Материалом исследования являлись селекционные линии голозерной формы и сорта овса из Федерального исследовательского центра «Немчиновка», которые охарактеризовали по показателям микробиологической чистоты зерна. Анализ зараженности грибами и установление видового состава микобиоты зерна овса проводили с помощью микологического метода, количество ДНК токсинопродуцирующих видов рода Fusarium Link в зерне выявляли с помощью реал-тайм ПЦР, а количество образуемых ими микотоксинов определяли иммуноферментным методом.

Результаты. В составе микобиоты выявлены представители родов Alternaria Nees, Fusarium, Cladosporium Link, Cochliobolus Drechsler, Epicoccum Link. Установлена уникально высокая зараженность грибом F. langsethiae Torp & Nirenberg зерна овса в естественных условиях Центрального региона России (14% у пленчатого сорта ‘Яков’). Оценка содержания биомассы токсинопродуцирующих грибов Fusarium и их микотоксинов в зерне выявила различия анализируемых селекционных линий и сортов по количествам ДНК F. langsethiae и F. sporotrichioides Sherb. – от 1,3×10^-4 до 7,2×10^-3 пг/нг общей ДНК и Т-2/НТ-2-токсинов – от 5 до 1230 мкг/кг.

Заключение. По сумме показателей оценки зараженности зерна, биомассы грибов Fusarium и микотоксинов все селекционные линии являлись лучшими относительно стандартного пленчатого сорта ‘Яков’. Три из них – 66h2618, 54h2476 и 70h2613 – являлись лучшими относительно голозерного сорта-стандарта ‘Вятский голозерный’ в условиях проведения эксперимента.

1. Andersen B., Krøger E., Roberts R.G. Chemical and morphological segregation of Alternaria arborescens, A. infectoria and A. tenuissima species-groups. Mycological Research. 2002;106(2):170-182. DOI: 10.1017/S0953756201005263

2. Баталова Г.А. Перспективы и результаты селекции голозерного овса. Зернобобовые и крупяные культуры. 2014;2(10):64-69.

3. Bensch K., Braun U., Groenewald J.Z., Crous P.W. The genus Cladosporium. Studies in Mycology. 2012;72(1):1-401. DOI: 10.3114/sim0003

4. Condon B.J., Leng Y., Wu D., Bushley K.E., Ohm R.A., Otillar R. et al. Comparative genome structure, secondary metabolite, and effector coding capacity across Cochliobolus pathogens. PLOS Genetics. 2013;9(1):e1003233. DOI: 10.1371/journal.pgen.1003233

5. Divon H.H., Bøe L., Tveit M.M.N., Klemsdal S.S. Infection pathways and penetration modes of Fusarium langsethiae. European Journal of Plant Pathology. 2019;154(2):259-271. DOI: 10.1007/s10658-018-01653-3

6. Ellis M.B. Dematiaceous Hyphomycetes. Kew, Surrey: Commonwealth Mycological Institute; 1971.

7. Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П. Зараженность грибами и загрязнение микотоксинами зерна овса на СевероЗападе России в 2014 г. Защита и карантин растений. 2015;(8):10-12.

8. Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П., Левитин М.М. Биоразнообразие и ареалы основных токсинопродуцирующих грибов рода Fusarium. Биосфера. 2014;6(1):36-45.

9. Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П., Орина А.С., Блинова Е.В., Лоскутов И.Г. Разнообразие видов рода Avena по морфологическим признакам и устойчивости к фузариозу зерна. Экологическая генетика. 2017:15(1):20-29. DOI: 10.17816/ecogen15120-29

10. Gagkaeva T.Yu., Gavrilova O.P., Yli-Mattila T., Loskutov I.G. Sources of resistance to Fusarium head blight in VIR oat collection. Euphytica. 2013;191(3):355-364. DOI: 10.1007/s10681-013-0865-7

11. Ганнибал Ф.Б. Альтернариоз зерна – современный взгляд на проблему. Защита и карантин растений. 2014;(6):11-15.

12. Ганнибал Ф.Б. Изучение факторов, влияющих на развитие альтернариоза зерна у злаков, возделываемых в европейской части России. Сельскохозяйственная биология. 2018:53(3):605-615. DOI: 10.15389/agrobiology.2018.3.605rus

13. Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю., Буркин А.А., Кононенко Г.П. Зараженность грибами рода Fusarium и контаминация микотоксинами зерна овса и ячменя на севере Нечерноземья. Сельскохозяйственная биология. 2009a;6:89-93.

14. Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю., Лоскутов И.Г. Характеристика устойчивости образцов овса из коллекции ВИР к фузариозу зерна. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2009b; 165:182-186.

15. Гаврилова О.П., Ганнибал Ф.Б., Гагкаева Т.Ю. Зараженность зерна овса грибами Fusarium и Alternaria и ее сортовая специфика в условиях Северо-Запада России. Сельскохозяйственная биология. 2016;51(1):111-118. DOI: 10.15389/agrobiology.2016.1.111rus

16. Гаврилова О.П., Грибченко Э.С., Лоскутов И.Г., Гагкаева Т.Ю. Влияние цветковой пленки на микобиоту генотипов овса. В кн.: Современная микология в России Т. 5. Материалы III Международного микологического форума; 14–15 апреля 2015 г., Москва, Россия / под ред. Ю.Е. Дьякова. Москва: Национальная академия микологии; 2015. С.44-46. URL: http://www.mycology.ru/files/cmr2015vol5.pdf [дата обращения: 05.03.2020].

17. Gavrilova O.P., Skritnika A., Gagkaeva T.Yu. Identification and characterization of spontaneous auxotrophic mutants in Fusarium langsethiae. Microorganisms. 2017;5(2):E14. DOI: 10.3390/microorganisms5020014

18. Gerlach W., Nirenberg H.I. The genus Fusarium – a pictorial atlas. Mitteilungen der Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft. 1982;209:1-406.

19. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Выпуск второй. Зерновые, крупяные, зернобобовые, кукуруза и кормовые культуры. Москва: Госагропром СССР; 1989). URL: https://docplayer.ru/28203913-Metodikagosudarstvennogo-sortoispytaniya-selskohozyaystvennyh-kultur.html [дата обращения: 05.03.2020].

20. Гончаренко А.А. Московский селекционный центр по зерновым культурам: история, достижения, проблемы и перспективы. Информационный вестник ВОГиС. 2005;9(3):324-332.

21. Imathiu S.M., Ray R.V., Back M., Hare M., Edwards S.G. In vitro growth characteristics of Fusarium langsethiae isolates recovered from oats and wheat grain in the UK. Acta Phytopathologica et Entomologica Hungarica. 2016;51(2):159-170. DOI: 10.1556/038.51.2016.2.1

22. Imathiu S.M., Ray R.V., Back M.I., Hare M.C., Edwards S.G. A survey investigating the infection of Fusarium langsethiae and production of HT-2 and T-2 mycotoxins in UK oat fields. Journal of Phytopathology. 2013;161(7-8):553-561. DOI: 10.1111/jph.12105

23. Исачкова О.А., Ганичев Б.Л. Источники хозяйственно ценных признаков и их комплекса для селекции голозерного овса в Западной Сибири. Международный научно-исследовательский журнал. 2013;4-1(11):127-131.

24. Иванова Ю.С., Фомина М.Н. Технологическая оценка зерна коллекционных образцов овса голозерного в условиях северной лесостепи Тюменской области. Аграрная наука ЕвроСеверо-Востока. 2017;5(60):4-9.

25. Jensen B.D., Knorr K., Nicolaisen M. In vitro competition between Fusarium graminearum and Epicoccum nigrum on media and wheat grains. European Journal of Plant Pathology. 2016;146(3):657-670. DOI: 10.1007/s10658-016-0950-6

26. Кабашов А.Д., Колупаева А.С., Лейбович Я.Г., Разумовская Л.Г., Филоненко З.В. Предварительные итоги селекции голозерного овса. Селекция, семеноводство и генетикa. 2018;4(4):20-24. DOI: 10.24411/2413-4112-2018-10003

27. Кабашов А.Д., Мамедов Р.З., Лейбович Я.П. Актуальные направления в селекции овса на современном этапе. Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. 2013;1(34):25-28.

28. Kosiak B, Torp M, Skjerve E, Andersen B. Alternaria and Fusarium in Norwegian grains of reduced quality – a matched pair sample study. International Journal of Food Microbiology. 2004;93(1):51-62. DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2003.10.006

29. Lee H.B., Patriarca A., Magan N. Alternaria in food: ecophysiology, mycotoxin production and toxicology. Mycobiology. 2015;43(2):93-106. DOI: 10.5941/MYCO.2015.43.2.93

30. Li Y., Wang Z., Beier R.C., Shen J., De Smet D., De Saeger S. et al. T-2 toxin, a trichothecene mycotoxin: review of toxicity, metabolism, and analytical methods. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2011;59(8):3441-3453. DOI: 10.1021/jf200767q

31. Лоскутов И.Г., Блинова Е.В., Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю. Разнообразие культурного овса по хозяйственно ценным признакам и их связь с устойчивостью к фузариозу. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2016;20(3):286-294. DOI: 10.18699/VJ16.151

32. Martin C., Schöneberg T., Vogelgsang S., Mendes Ferreira C.S., Morisoli R., Bertossa M. et al. Responses of oat grains to Fusarium poae and F. langsethiae infections and mycotoxin contaminations. Toxins. 2018;10(1):E47. DOI: 10.3390/toxins10010047

33. Mazzara M., Paoletti C., Puumalaainen J., Rasulo D., Van Den Eede G. Event-Specific Method for the Quantitation of Maize Line NK603 Using Real-Time PCR –Validation Report and Protocol. EUR 21825. JRC32103. Ispra: European Commission; 2005.

34. Николаев Ю.Н., Андросова О.В. Семеноводство и питомниководство РФ: аналитическая статистика. Вестник Россельхозцентра. 2018;(1):13-16.

35. Oviedo M.S., Sturm M.E., Reynoso M.M., Chulze S.N., Ramirez M.L. Toxigenic profile and AFLP variability of Alternaria alternata and Alternaria infectoria occurring on wheat. Brazilian Journal of Microbiology. 2013;44(2):447-455. DOI: 10.1590/S1517-83822013000200017

36. Samson R.A., Hoekstra E.S., Frisvad J.C., Filtenborg O. (eds). Introduction to Food- and Airborne Fungi (revised 6th edition). Utrecht: Centraalbureau voor Schimmelcultures; 2002.

37. СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Главный санитарный врач Российской Федерации. Постановление от 14 ноября 2001 года № 36 «О введении в действие санитарных правил» (с изменениями на 6 июля 2011 года. URL: http://docs.cntd.ru/document/901806306 [дата обращения: 12.02.2020].

38. Schöneberg T., Kibler K., Wettstein F.E., Bucheli T.D., Forrer H.R., Musa T. et al. Influence of temperature, humidity duration and growth stage on the infection and mycotoxin production by Fusarium langsethiae and Fusarium poae in oats. Plant Pathology. 2019;68(1):173-184. DOI: 10.1111/ppa.12922

39. Schuhmacher-Wolz U., Heine K., Schneider K. Report on toxi city data on trichothecene mycotoxins HT-2 and T-2 toxins. EFSA Supporting Publications. 2010;7(7):65E. DOI: 10.2903/sp.efsa.2010.EN-65

40. Šliková S., Šrobárová A., Šudyová V., Polišenská I., Gregová E., Mihálik D. Response of oat cultivars to Fusarium infection with a view to their suitability for food use. Biologia. 2010;65(4):609-614. DOI: 10.2478/s11756-010-0055-1

41. Stenglein S.A. Fusarium poae: a pathogen that needs more attention. Journal of Plant Pathology. 2009;91(1):25-36. DOI: 10.4454/jpp.v91i1.621

42. Tekauz A.B., Mitchell Fetch J.W., Rossnagel B.G., Savard M.E. Progress in assessing the impact of Fusarium head blight on oat in western Canada and screening of Avena germplasm for resistance. Cereal Research Communications. 2008;36:49-56. DOI: 10.1556/CRC.36.2008.Suppl.B.8

43. Tekle S., Lillemo M., Skinnes H., Reitan L., Buraas T., Bjørnstad Å. Screening of oat accessions for Fusarium head blight resistance using spawn-inoculated field experiments. Crop Science. 2018;58(1):143-151. DOI: 10.2135/cropsci2017.04.0264

44. Тихонович И.А., Проворов Н.А. Сельскохозяйственная микробиология как основа экологически устойчивого агропроизводства: фундаментальные и прикладные аспекты. Сельскохозяйственная биология. 2011;46(3):3-9.

45. Torp M., Nirenberg H.I. Fusarium langsethiae sp. nov. on cereals in Europe. International Journal of Food Microbiology. 2004;95(3):247-256. DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2003.12.014

46. ТР ТС 015/2011. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности зерна» с изменениями на 15 сентября 2017 г. URL: http://docs.cntd.ru/document/902320395 [дата обращения: 12.02.2020].

47. ТР ТС 021/2011. Совет Евразийской экономической комиссии. Решение от 8 августа 2019 года № 115 «О внесении изменений в технический регламент Таможенного союза “О безопасности пищевой продукции” [ТР ТС 021/2011]. URL: http://docs.cntd.ru/document/564134628 [дата обращения: 12.02.2020].

48. Ueno Y. Toxicological features of T-2 toxin and related trichothecenes. Fundamental and Applied Toxicology. 1984;4(2, Pt 2):S124-S132. DOI: 10.1016/0272-0590(84)90144-1

49. Варгач Ю.И., Головин С.Е., Лоскутов И.Г. Изучение микромицетов на овсе посевном (Avena sativa L.) в условиях Cтупинского района Московской области. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019;180(3):96-105. DOI: 10.30901/2227-8834-2019-3-96-105

50. Vogelgsang S., Sulyok M., Hecker A., Jenny E., Krska R., Schuhmacher R. et al. Toxigenicity and pathogenicity of Fusarium poae and Fusarium avenaceum on wheat. European Journal of Plant Pathology. 2008;122(2):265-276. DOI: 10.1007/s10658-008-9279-0

51. Yan W., Fregeau-Reid J., Rioux S., Pageau D., Xue A., Martin R. et al. Response of oat genotypes to Fusarium head blight in Eastern Canada. Crop Science. 2010;50(1):134-142. DOI: 10.2135/cropsci2009.03.0129

52. Yli-Mattila T., Paavanen-Huhtala S., Jestoi M., Parikka P., Hietaniemi V., Gagkaeva T. et al. Real-time PCR detection and quantification of Fusarium poae, F. graminearum, F. sporotrichioides and F. langsethiae in cereal grains in Finland and Russia. Archives of Phytopathology and Plant Protection. 2008;41(4):243-260. DOI: 10.1080/03235400600680659

53. Жуйкова О.А., Баталова Г.А. Анализ проявления основных болезней сортов овса пленчатого питомника конкурсного испытания ФАНЦ Северо-Востока. В кн: Материалы V Международной научно-практической конференции «Методы и технологии в селекции растений и растениеводстве» / под ред. Г.А. Баталовой, Е.М. Лисицына, Т.К. Шешеговой, И.Н. Щенникова, Е.И. Уткиной. Киров: ФАНЦ Северо-Востока; 2019. C.21-24. URL: http://fanc-sv.ru/uploads/docs/2019/Konferenciya-Batalova-2019.pdf [дата обращения: 05.03.2020].