Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

Грушко Г.В., Линченко С.Н., Хан В.В.

Среди актуальных эколого-гигиенических проблем России и стран СНГ известное место занимают грибковые болезни зерновых культур [4], в частности, фузариоз колоса (ФК) озимой пшеницы. С 80-х гг. ХХ века в Краснодарском крае нарастает распространение и вредоносность фузариоза озимых пшеницы и ячменя, вызываемого грибом Gerlachia nivalis (син. F. nivale Сes.). Патоген поражает растения в течение всего периода вегетации как возбудитель (иногда наряду с F. culmorum Sacc.) "снежной плесени". Заболевание развивается ввиду чрезмерно раннего, либо позднего посева; плохой закалки растений осенью; высокого снежного покрова; позднего таяния снега; холодной погоды с частыми заморозками и высокой относительной влажностью воздуха весной, холодного и дождливого лета. Усиливают поражение насыщение севооборотов пшеницей и рожью, зерновые предшественники, засоренность посевов, невыровненность поля, превышение дозы азотных удобрений осенью. В случае заражения растений F. culmorum и F. graminearum пораженная пластинка листа выглядит несколько темнее, чем при заражении типичным возбудителем снежной плесени (F. nivale Ces.). В последние годы те же возбудители регистрируются как листовой патоген ("фузариозная пятнистость листьев"). Источником инфекции служат перезимовавшие растения, пораженные снежной плесенью. Способность поражать наряду с листьями колос, зерно и синтезировать МТ порой уравнивает F. nivale и F. culmorum по вредоносности с F.graminearum, вызывающим ФК [6]. Непосредственный ущерб урожайности колосьев не всегда велик, однако, жизнедеятельность F. nivale способствует накоплению в зерне ниваленола, дезоксиниваленола (ДОН) и других микотоксинов (МТ).

Фузариоз злаковых культур получил глобальное распространение. Он приобрел характер пандемии и при благоприятных погодных условиях развивается всегда. Возбудителями выступают грибы рода Fusarium Link.: F.graminearum, F.moniliforme, F.cul-morum, F.sambucinum, F.nivale, F.avenaceum. Фузариоз колосовых культур обычно пред-ставлен F.graminearum, F. cumorum, F.nivale, F.avenaceum. F.graminearum предпочитает более теплый и мягкий климат, тогда как F.culmorum и F.avenaceum легче переносят засушливые и прохладные условия. Болезнь поражает все злаки, однако особенно распространен и вредоносен фузариоз колоса и зерна пшеницы. Наиболее интенсивно заражение происходит в фазе цветения пшеницы. Поражение ФК (грибами рода Fusarium Link. [6]) проявляется пожелтением колосьев, паутинным налетом мицелия бледно-розового оттенка на чешуйках с трансформацией в сливающиеся бледно-розовые или оранжево-красные образования. Щуплое, c рыхлым эндоспермом зерно обусловливает потери 25-30% урожая и более, в зависимости от уровня первичного проявления ФК и продолжительности развития болезни до фазы молочно-восковой спелости [6]. Заготовки фузариозного зерна составляют в отдельные годы 3-4 млн. т [3]. Грибы способны продолжать развитие и поражать зерно на любом этапе производства - в валках, на току, во время уборки, транспортировки, хранения (при влажности более 15%), переработки, в процессе изготовления продуктов.

Приобретение зерном в периоды созревания и хранения ядовитых свойств вследствие накопления в нем МТ является народнохозяйствен-ной проблемой. Основными МТ отечественного фузариозного зерна являются ДОН и ЗЛ. ДОН (вомитоксин) продуцируется главным образом различными штаммами F. graminearum, F.culmorum, F. nivale [1]. Наиболее активным продуцентом ЗЛ является F.graminearum, однако способностью к его синтезу обладают также F.culmorum, F.moniliforme, F.nivale, F.tricinctum и другие виды [5]. Концентрации МТ связаны с содержанием фузариозных зерен, поэтому для зерновых культур введены ограничения по содержанию таких зерен [1, 4].

Фузариоз относится к труднопрогнозируемым заболеваниям. Ориентировочно для него принят четырехлетний цикл. С 1985 г. фузариоз зерна и колоса получил широкое эпифитотийное распространение на территории бывшего СССР и РФ, максимальная вспышка имела место в 1988-1989 гг. с необычайно влажными условиями в период созревания зерна. Основные ареалы фузариозов размещены в южных районах России, в частности, на территории Краснодарского и Ставропольского краев. Многократно возрос объем заготовок фузариозной пшеницы: из урожая 1989 г. в государственные ресурсы РСФСР поступило 3980 тыс. т, в том числе с содержанием фузариозных зерен до 1% - 3708 тыс. т; от 1 до 3% - 258 тыс. т и свыше 3% - 14,8 тыс. т [3].

Причинами распространения ФК в южных районах европейской части страны могут быть не только теплые влажные погодные условия в период цветения, созревания и уборки, но и нерациональное применение приемов интенсивной технологии возделывания (минимализация обработки почвы, поверхностная обработка дисковыми орудиями), некондиционные семена, увлечение позднеспелыми сортами, перенасыщение севооборотов зерновыми, в особенно-сти пшеницей и кукурузой, раздельная затяжная уборка [6]. Известно, что размещение пшеницы по кукурузе на зерно, завышение норм минерального питания (избыток азота) увеличивают пораженность растений ФК и способствуют росту вредоносности патогена [6]. Объемы обработок средствами защиты растений снижаются. В Краснодарском крае с 1988 по 1994 гг. они снизились с 365,8 до 8,9 тыс. га. Хозяйства, ссылаясь на тяжелое финансовое положение, отказываются от обработки даже потенциально опасных площадей. Систематическое воздействие пестицидов способно также увеличить резистентность и токсинообразующие свойства возбудителей ФК [4].

Трудность предотвращения распространения фузариозов связана также с острым недостатком фунгицидов, подавляющих ФК. Важной задачей остаются дальнейший поиск, разработка и изучение этих средств. В практике борьбы с фузариозами озимой пшеницы получили известность такие фунгициды, как фундазол (бенлат), импакт (флутриафол), спортак (прохлораз), альто (ципроконазол), фоликур (тебуконазол), тилт (пропиконазол), рекс КС (тиофанатметил и эпоксиконазол), корбел (фенпропиморф), гранит (бромуконазол), опус (эпоксиконазол) и др. Совершенствование химического метода в рамках интегрированной защиты растений направлено на подбор эффективных, но малоопасных для агроценозов препаратов. При испытании новых и уточнении эффективности рекомендованных препаратов следует учитывать их влияние не только на основной патоген, но и на сопутствующие микроорганизмы [3]. Другой стороной проблемы является недостаток устойчивых к ФК сортов пшеницы. Действенными средствами борьбы с ФК является использование приемов агротехники (севооборот, глубокая вспашка, заделывание пожнивных остатков и др.) в сочетании с химическими средствами защиты растений [3].

С 1980-х гг. распространение ФК пшеницы на территории Северного Кавказа приобрело эпифитотийный характер, развитие болезни достигало 40-70%. В такие годы заболевание проявляется на посевах зерновых площадью до 1,0-1,5 млн. га, количество загрязненного зерна достигает 4 млн. т. Доля пораженных растений всех сортов озимой пшеницы составила в 1987-1988 гг. 18%, а пораженных посевов - 76%. Прямые потери товарного урожая оценивались в 20-50% и более. Вследствие высокого содержания фузариотоксинов зерно часто было непригодно для использования в пищу и на фураж. В 1989 г. заболевание встречалось повсеместно в Краснодарском крае, но с меньшей степенью развития - примерно до 20%. Ареал ФК охватил все зерносеющие районы края и Республики Адыгея (РА). В особенности пострадали посевы в Центральной, Северо-западной, Западной, Юго-восточной и Предгорной зонах. Максимальное распространение болезни (до 17-31%) отмечено в Староминском, Тбилисском и Майкопском районах (а на отдельных полях - 100% при 70-80% поражении колоса). Фузариозная пшеница в 82-100% случаев была загрязнена МТ ДОН. В целом в РСФСР 900 тыс. т пшеницы (23% всей массы фузариозной пшеницы) оказались в 1989 г. непригодными для использования на продовольственные цели ввиду превышения допустимых уровней МТ, в том числе 840 тыс. т - в Краснодарском крае.

Распространенность фузариотоксинов в зерне, их опасность для здоровья человека явились причиной введения регламентов на их содержание в продовольственном сырье в 77 странах [1, 4]. В России также установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) для МТ грибов рода Fusarium. Например, ПДК ДОН составляет в пшенице 0,7 мг/кг, в ячмене - 1,0 мг/кг. Для ЗЛ этот показатель равен 1,0 мг/кг и для Т-2 токсина - 0,1 мг/кг [2]. Каждый вид фузариев способен синтезировать определенный спектр МТ. Учитывая видовую принадлежность гриба-патогена и определив токсигенность, можно прогнозировать загрязнение фузариозного зерна конкретными МТ.

Видовой состав и свойства возбудителей фузариоза заметно меняются в зависимости от почвенно-климатических условий зоны [3]. Для характеристики фитосанитарной обстановки принято учитывать динамику агрометеорологических показателей, влияющих на состояние агроценоза и определяющих его изменчивость в будущем. На каждом этапе развития растений собирают информацию о фитосанитарном состоянии посевов, которой пользуются как для принятия решений о тактике агротехнических и защитных мероприятий, так и для накопления многолетних материалов о влиянии систем защиты растений на состояние агроценозов. При оценке фитосанитарной обстановки текущая информация сопоставляется с данными многолетних наблюдений. Эти материалы служат первым и необходимым этапом совершенствования защиты растений. Следующий этап - разработка алгоритма защитных мероприятий: агротехнических, химических или биологических по срокам и направленности их действия в зависимости от состояния агроценоза.

Фундаментальное влияние на развитие и взаимодействие агроценоза оказывают погодные условия. Известно [6], что при высоком снежном покрове и медленном таянии снега интенсивнее развивается снежная плесень, а поражение пшеницы ФК в решающей степени зависит от количества осадков, влажности и температуры воздуха. ФК преимущественно развивается в те годы, когда в периоды колошения, налива и созревания зерна преобладает теплая, влажная, дождливая погода. Ключевое значение могут иметь условия, складывающиеся в определенный промежуток времени ("критические периоды") [6]. Поэтому учет метеорологической обстановки - обязательное условие оценки и прогноза фитосанитарной обстановки. Она позволяет прогнозировать фенологию и степень развития патогенов, а также фенологию и состояние растений, что важно для выбора тактики профилактических и защитных мероприятий. Фитосанитарная диагностика использует четыре формы метеорологической информации: характеристика климатических особенностей региона; характеристика особенностей погоды прошедшего года (сезона); показатели температуры, осадков, влажности почвы и воздуха за конкретные отрезки времени текущего сезона; прогнозы погоды разной заблаговременности. Данные о климате представляют собой средние показатели главных его характеристик за многолетний период: среднегодовые показатели суммы температур и суммы осадков; средние сроки наступления сезонов года и отклонения от них; показатели температуры и сумм осадков в каждом сезоне. Подлежат регистрации температура воздуха, осадки, влажность воздуха, интенсивность и продолжительность солнечного освещения и др. данные. Для озимых культур в холодный период года учитывают температуру почвы в зоне узла кущения, глубину промерзания и сроки оттаивания почвы, снежный покров, состояние растений. Количественные зависимости между показателями состояния, эффективности защиты растений и метеорологическими факторами устанавливают статистическими методами на следующем этапе посредством анализа накопленной на протяжении ряда лет информации.

Основным возбудителем в южных регионах CНГ (Краснодарском, Ставропольском краях и Украине) является F. graminearum, в нечерноземной зоне - близкие к нему по патогенности, симптоматике проявлений и вредоносности и F. avenaceum и F. culmorum. Доминирование F. graminearum над другими видами и обеднение видового состава популяции нарастало в длительно существующих очагах заболевания [2]. В Северо-Кавказском регионе и конкретно на территории Краснодарского края F.graminearum, постепенно вытесняя сопутствующие виды, составляет, по разным данным, от 76-87 до 90% популяции фузариев [2]. Все 12 штаммов, выделенных из фузариозного зерна на Северном Кавказе, образовывали ДОН и ЗЛ, хотя уровни их токсигенности варьировали в широких пределах: 1,3-4820,0 мг/кг ДОН и 2,3-384,0 мг/кг ЗЛ. По-видимому, популяция F.graminearum, вызывающая фузариоз зерна в южных районах, продуцирует преимущественно ДОН и ЗЛ, также как возбудители ФК в Канаде и США. Представители другого хемотипа F.graminearum, распространенные в Юго-Восточной Азии, синтезируют наряду с ДОН ниваленол, что является более опасным сочетанием ввиду высокой токсичности последнего. Другие МТ (токсин Т-2, ДАС) этот вид почти не продуцирует.

Токсигенность F. graminearum зависит от географического происхождения штаммов. В Краснодарском, Ставропольском краях и Северной Осетии большая часть изолятов продуцировала ДОН в количествах менее 200 мг/кг. ЗЛ накапливался грибами в меньших, чем ДОН, количествах. Во всех зонах, кроме Северной Осетии, преобладали слабые продуценты ЗЛ, образующие до 50 мг/кг токсина. Северо-Осетинская популяция была самой токсигенной: 48% штаммов популяции образовывали свыше 200 мг/кг ЗЛ [3]. Была установлена высокая токсигенность изолятов F. graminearum из Азербайджана, синтезировавших до 10000 мг/кг ЗЛ. Высказывается вероятность [3], что предгорные агроклиматические условия благоприятствуют приобретению F. graminearum свойств синтеза высоких концентраций ЗЛ. Эту потенциальную опасность, очевидно, целесообразно исследовать в предгорной зоне Краснодарского края.

Если принять за меру вредоносности фузариоза концентрации ДОН, приходящиеся в зерновой массе на 1% фузариозных зерен, т.е. отношение количества ДОН к содержанию фузариозных зерен, то в Краснодарском крае оно составляло 1,02-1,08 и варьировало в зависимости от года незначительно. В остальных зонах южного региона фузариоз был менее вредоносным, отношение ДОН/фузариоз зерна в среднем было заметно ниже (0,58 и 0,71) [3]. Можно полагать, что краснодарская популяция фузариев состоит в основном из F.graminearum, все штаммы которого способны синтезировать ДОН, тогда как популяции фузариев в Ставропольском крае и Украине более разнообразны и включают в себя виды, не являющиеся активными продуцентами ДОН.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Донченко Л.В., Надыкта В.Д. Безопасность пищевой продукции. - М.: Пищепромиздат, 2001. - 528 с.
  2. Захаренко В.А., Новожилов К.В., Гончаров Н.Р. Сборник методических рекомендаций по защите растений. - СПб, 1998. - 299 с.
  3. Львова Л.С., Омельченко М.Д., Орлова Н.Ю., Быстрякова З.К. Микотоксины фузариозной пшеницы. Особенности ее приемки, хранения и переработки //Обзорная информация. - Сер.: Элеваторная промышленность. - М.: ЦНИИТЭМ хлебопроизводство, 1992. - С.1-44.
  4. Монастырский О.А. Современное состояние и проблемы исследования токсиногенных грибов, поражающих злаковые культуры //Актуальные вопросы биологизации защиты растений. - Пущино, 2000. - С.79-89.
  5. Тутельян В.А., Кравченко Л.В. Микотоксины (медицинские и биологические аспекты). - М.: Медицина, 1985. - 320 с.
  6. Фитосанитарная экспертиза зерновых культур (Болезни растений): Рекомендации /Под ред. С.С.Санина. - М.: ФГНУ "Росинформагротех", 2002. - 140 с.