ООО «Издательство Агрорус»

Свежий номер # 02 за 2019 г.

Подписаться на бумажную версию газеты

Микотоксины — глобальная проблема безопасности продуктов питания и кормов

По данным ФАО, 25% мирового производства зерна поражено микотоксинами

Микотоксины — опасные метаболиты фитопатогенных грибов, поражающих все виды сельскохозяйственных растений и продукты урожая злаковых, овощных и плодовых культур. 132 страны в мире регламентируют содержание микотоксинов в сельскохозяйственном пищевом сырье, продуктах питания и кормах. Отдельно в зерне и зернопродуктах регламентируют содержание микотоксинов 125 стран, только в кормах — 100 стран. В разных странах регламентируется содержание в биологических объектах от 2 до 23 микотоксинов. В России предельно допусти-мые концентрации установлены для 5 микотоксинов.


 Высокую биологическую и экономическую опасность представляет поражение токсинообразующими грибами и загрязнение микотоксинами зерна злаковых и бобовых культур, особенно при его хранении в зернохранилищах. За последние 10 лет в мире количество пораженных фузариозом партий зерна составило: пшеница — 59%, ячмень — 46%, рис — 58%, кукуруза — 50%. Вдвое возросло поражение зерна пшеницы, риса и кукурузы аспергиллами и пенициллами.

Угроза — скрытая и явная


Мировые потери сельскохозяйственной продукции от поражения токсиногенными грибами и загрязнения микотоксинами за последние 10 лет увеличились в 9 раз и достигли 22 млрд долларов в год, в России — около 7 млрд рублей.
Токсиногенные грибы и их токсичные метаболиты являются одним из основных регулирующих эко-факторов для сельскохозяйственных растений в агроценозах и причиной больших потерь зерна злаковых и бобовых культур.
Наиболее распространенными и опасными токсиногенными грибами на посевах злаковых и бобовых культур, а также на их зерне при хранении являются грибы видов фузариума, альтернарии, аспергиллов, пенициллов и мукора. Эти грибы обладают не только высокой токсиногенностью, но также высокой ферментной амилолитической и протеолитической активностью. Поэтому поражение зерновых культур токсиногенными грибами снижает не только физический вес урожая, но и значительно ухудшает его биологическую ценность. Поражение токсиногенными грибами 10% зерна в партии понижает питательную ценность всей партии на 20—25%.


Самостоятельной серьезной проблемой в настоящее время стала прогрессивная эволюция на посевах и хранящемся зерне злаковых культур патокомплексов ви-дов токсиногенных грибов. Образующиеся патокомплексы вырабатывают непро-гнозируемые по количественному и качественному составу смеси совместно дей-ствующих токсинов. В состав токсинов мукора, аспергиллов и пенициллов, как и фузариума и альтернарии, могут входить десятки разных их видов.


Заражение растений и зерна микотоксинами становится системой. Широко рас-пространенным стало скрытое поражение зерна токсиногенными грибами зерна. Наблюдения показывают, что число зерен со скрытой зараженностью превышает число зерен с явным заражением в 3—4 раза. Установлен важный факт — зерно злаковых культур со скрытым поражением фузариозом могло содержать до 5 ПДК (предельно допустимых концентраций) опасных фузариотоксинов дезоксинивале-нола (ДОН) и зеараленона. Системное распространение грибов видов фузариума и альтернарии из прорастающего зерна в корни и стебли, а дальше и на колос становится главным фактором их патогенности. Массовым становится явление, когда высокопродуктивные высоковосприимчивые к фузариозу сорта дают хоро-ший урожай, накапливая в зерне большое количество микотоксинов. Причем генетические системы растения, регулирующие накопление в зерне микотоксинов, не зависят от реакции на заражение фузариозом колоса.

ГМО как надежда


По данным ФАО, 25% мирового производства зерна поражено микотоксинами; 36% всех заболеваний растений и хранящихся продуктов урожая связано с действием микотоксинов. В мире сейчас нет эффективных и безопасных способов химической или физической деградации микотоксинов.


В настоящее время делается ставка на получение трансгенных сортов, которые имеют устойчивый иммунитет ко всем грибным заболеваниям пшеницы, таким как корневые гнили, снежная плесень, фузариоз колоса, поражающим обычные сорта. Однако пока нет достоверных сведений о создании сортов, минимизирующих накопление токсинов в вегетативной массе и зерне.
На разных частях злаковых растений наиболее распространены разные виды фу-зариев. При планировании борьбы с фузариозами необходимо учитывать специ-фику поражения растения. Так, растительные остатки на 100% поражаются Fusarium.solani и на 10% F. oxysporum; корневую систему колонизируют F. oxysporum, F. solani, в узле кущения находится F. solani; на соломе — F. moniliforme, на колосовых чешуйках — F. graminearum, F. moniliforme, на зерне при хранении — до 5 видов фузариев.
В регионах континентального и субконтинентального климата, куда входит Россия, наибольшую опасность представляют фузарии и аспергиллы. Они заражают зерно, загрязняют его микотоксинами в колосе и продолжают развитие на зерне при хранении, увеличивая поверхностную заспоренность в 30—35 раз и внутрисеменное заражение в 3—4 раза, а также многократно увеличивая в нем содержание микотоксинов. Из них превалируют ДОН, зеараленон и большое число сравнительно новых для нашей страны фузариотоксинов — фумонизинов. Сильное токсическое действие обнаружено у микотоксинов ДОН, афлатоксинов В1 и В2, охратоксина А и Т-2 токсина. Они являются иммунодепрессантами, мутагенами, обладают гепатоканцерогенным, тератогенным действием.

Комплексная стратегия защиты


Особую опасность представляет быстрое нарастание скрытого поражения зерна фузариозом, обнаруживаемого уже в 20% исследованных образцов, и накопление микотоксинов в зародыше, что резко ускоряет вырождение зародышевой плазмы сортов. Так, в зародыше накапливается в 9 раз больше фумонизинов, в 4 раза — ДОН и зеараленона, в 3 раза — охратоксина А, чем в остальной части зерна. Это определяет низкие посевные качества зараженных семян.
В одном из основных регионов производства зерна — Южном федеральном окру-ге — хранящееся зерно злаковых культур поражают 2 вида аспергиллов, 2 вида пенициллов, 1 вид альтернарии, 5 видов фузариев и 2 вида мукора. Все эти виды в разной концентрации обнаруживаются в хранящемся зерне пшеницы и способ-ны к выработке токсинов, опасных для теплокровных. Возрастающую угрозу пред-ставляет нарастание в полевых популяциях токсиногенных видов грибов штам-мов-суперпродуцентов микотоксинов.


Как справиться с нарастающей проблемой поражения токсиногенными грибами сельскохозяйственных культур и загрязнения микотоксинами продуктов урожая? Ответ на этот вопрос очевиден. Необходимо создать комплексную стратегию за-щиты растений, включающую разработку биологических и интегрированных мето-дов защиты сельскохозяйственных культур, вести постоянный мониторинг распространения заболеваний, вызванных поражением токсиногенными грибами, внедрить углубленное изучение физиологии и генетики фитопатогенных грибов. Однако такие исследования в России пока проводятся недостаточно.

Олег Монастырский, к. б. н.,
профессор, Всероссийский НИИ
биологической защиты растений

Новое место статьи