ШКІДЛИВІСТЬ FUSARIUM SP. З МІКОБІОТИ НАСІННЯ ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ

Т. О. Рожкова

doi:10.32845/agrobio.2022.1.16

Т. О. Рожкова http://orcid.org/0000-0002-0791-9736

DOI: https://doi.org/10.32845/agrobio.2022.1.16

Ключові слова: Fusarium sp., шкідливість, мікобіота насіння, пшениця озима

Анотація

Fusarium sp. на пшениці викликають плямистості, фузаріоз колосу та зерна. Основним джерелом їх інфекції є насіння. Разом з іншими грибами вони входять до складу насіннєвої мікобіоти. Видовий склад фузарієвих грибів визначає спектр мікотоксинів та інших вторинних метаболітів у насінні, які впливають на його проростання та розвиток рослин. Тому метою наших досліджень було встановлення видового складу грибів роду Fusarium у мікобіоті насіння пшениці з Північного Сходу України та його впливу на проростання і розвиток проростків. Зразки насіння пшениці отримано з господарств Сумської та Харківської областей. Фузарієві гриби було ідентифіковано за макро- та мікроморфологічними ознаками. Їх було виділено за проведення аналізу мікобіоти насіння пшениці озимої на картопляно-глюкозному агарі (КГА). Характер шкідливої дії встановлений на основі спостереження за розвитком колоній фузарієвих грибів на КГА, відмічаючи вплив на проростання насіння та розвиток проростків. Довжину проростків вимірювали на 7-му та 14-ту добу, визначивши середній показник. У мікобіоті насіння пшениці озимої на Північному Сході України впродовж 2015–2020 рр. було визначено 7 видів фузарієвих грибів, які відносяться до 5 секцій: F. culmorum та F. graminearum (секція Discolor), F. oxysporum (Elegans), F. verticillioides (Liseola), F. sporotrichioides та F. poae (Sporotrichiella). Підрахунок частоти трапляння показав домінування двох видів: F. sporotrichioides та F. poae. Насіння, яке містило фузарієві гриби, не мало характерних ознак, окрім зморщеності. Відмічено різний вплив окремих видів грибів на проростання пшениці: від повного пригнічення до утворення проростків, які за довжиною не поступались іншим. Але найчастіше спостерігалися потоншення, деформація, зменшення довжини та некрозні плями на проростках. Некротизацію відмічено і на корінцях, які також часто були пригнічені. Найшкідливішим, за нашими спостереженнями, під час проростання пшениці на середовищі виявився F. culmorum. Він найшвидше формував рясний наліт. Більшість насіння під впливом його токсинів була нездатна до проростання. Деякі проростки повністю некротизувались. F. sporotrichioides та F. poae утворювали малопомітні нальоти і не мали явних симптомів пригнічення рослин. Вимірювання проростків продемонструвало вплив F. sporotrichioides та F. poae на зниження довжини проростків пшениці. Порівняння довжини проростків провели з альтернарієвими грибами, так як вони не мали фітотоксичного впливу впродовж всіх років досліджень, а навіть стимулювали проростання насіння. F. poae викликав зменшення довжини проростків за помітної присутності у середньому на 51,3%, а F. sporotrichioides – на 45,5%. Доведено негативну дію Fusarium sp. з мікобіоти насіння пшениці на його проростання та розвиток рослин.

Посилання

1. Achari, S. R., Kaur, J. K., Mann, R. C., Sawbridge, T., Summerell, B. A., & Edwards, J. (2021). Investigating the effector suite profile of Australian Fusarium oxysporum isolates from agricultural and natural ecosystems. Plant Pathology, 70(2), 387–396. doi: 10.1111/ppa.13303
2. Chang, H.-X., Domier, L. L., Radwan, O., Yendrek, C. R., Hudson, M. E., & Hartman, G. L. 2016. Identification of multiple phytotoxins produced by Fusarium virguliforme including a phytotoxic effector (FvNIS1) associated with sudden death syndrome foliar symptoms. Molecular Plant-Microbe Interactions, 29(2), 96–108. doi: 10.1094/MPMI-09-15-0219-R
3. Cosic, J., Jurkovic, D., Vrandecic, K., & Simic, B. (2007). Pathogenicity of Fusarium species to wheat and barley ears. Cereal Research Communications, 35(2), 529–532. doi: 10.1556/CRC.35.2007.2.91
4. Crous, P. W., Lombard, L., Sandoval-Denis, M., Seifert, K. A., Schroers, H. J., Chaverri, P., Gené, J., Guarro, J., Hirooka, Y., Bensch, K., Kema, G., Lamprecht, S. C., Cai, L., Rossman, A. Y., Stadler, M., Summerbell, R. C., Taylor, J. W., Ploch, S., Visagie, C. M., Yilmaz, N., & Thines, M. (2021). Fusarium: more than a node or a foot-shaped basal cell. Studies in mycology, 98, 100116. doi: 10.1016/j.simyco.2021.100116
5. Ferrigo, D., Raiola, A., & Causin, R. (2016). Fusarium toxins in cereals: Occurrence, legislation, factors promoting the appearance and their management. Molecules, 21(5), 627. doi: 10.3390/molecules21050627
6. Furtat, I. M., Ostapiuk, N. A., & Antoniuk, M. Z. (2017). Biolohichni osoblyvosti ta ekolohiia predstavnykiv rodu Fusarium, zbudnykiv zakhvoriuvan zlakiv [Biological features and ecology of the genus Fusarium, pathogens of cereals]. Naukovi zapysky NaUKMA, 197, 3–18 (in Ukrainian).
7. Gagkaeva, T. Yu. Gavrilova, O. P., Levitin, M. M., & Novozhilov, K. V. (2011). Fuzarioz zernovyih kultur [Fusarioz of grain crops]. Zaschita i karantin rasteniy, 5, 70–112 (in Russian).
8. Gagkaeva, T. Yu., Dmitriev, A. P., & Pavlyushin, V. A. Mikrobiota zerna – pokazatel ego kachestva i bezopasnosti. [Grain microbiota is an indicator of its quality and safety]. Zaschita i karantin rasteniy, 9, 14–18 (in Russian).
9. Garcia Júnior, D., Vechiato, M. H., Menten, J. O. M., & Lima, M. I. P. M. (2007). Influência de Fusarium graminearum na germinação de genótipos de trigo (Triticum aestivum L.). Arquivos do Instituto Biológico, 74(2), 157–161. doi: 10.1590/1808-1657v74p1572007
10. Goyal, S., Ramawat, K. G., & Mérillon, J. M. (2016). Different shades of fungal metabolites: An overview. Fungal metabolites, 1–29. doi: 10.1007/978-3-319-19456-1_34-1
11. Hrytsev, O. A., Zozulia, O. L., Vorobiova, N. H., & Skivka, L. M. (2018). Monitorynh vydovoho skladu hrybiv rodu Fusarium u nasinnievomu materiali ozymoi pshenytsi na terytorii Ukrainy [Monitoring of the species composition of fungi of the genus Fusarium in winter wheat seed material on the territory of Ukraine]. Mikrobiolohiia i biotekhnolohiia, 2, 81–89 (in Ukrainian). doi: 10.18524/2307-4663.2018.2(42).134443
12. Hof, H. (2020). The medical relevance of Fusarium spp. Journal of fungi (Basel, Switzerland), 6(3), 117. doi: 10.3390/jof6030117
13. Ivaschenko, V. G., & Nazarovskaya, L. A. (1998). Geograficheskoe rasprostranenie i osobennosti bioekologii Fusarium graminearum Schwabe. [Geographic distribution and features of bioecology of Fusarium graminearum Schwabe.]. Mikologiya i fitopatologiya, 32(5), 1–10 (in Russian).
14. Ji, F., He, D., Olaniran, A. O., Mokoena, M. P., Xu, J., & Shi, J. (2019). Occurrence, toxicity, production and detection of Fusarium mycotoxin: a review. Food Prod Process and Nutr, 1, 6. doi: 10.1186/s43014-019-0007-2
15. Leslie, J. F., & Summerell, B. A. (2006). The Fusarium laboratory manual. Blackwell Publishing, Iowa. 388.
16. Karányi, Z., Holb, I., Hornok, L., Pócsi, I., & Miskei, M. (2013). FSRD: fungal stress response database. Database: the journal of biological databases and curation, bat037. doi: 10.1093/database/bat037
17. López-Díaz, C., Rahjoo, V., Sulyok, M., Ghionna, V., Martín-Vicente, A., Capilla, J., Di Pietro, A., & López-Berges, M. S. (2018). Fusaric acid contributes to virulence of Fusarium oxysporum on plant and mammalian hosts. Molecular Plant Pathology, 19(2), 440–453. doi: 10.1111/mpp.12536
18. Moretti, A., Logrieco, A. F., & Susca, A. (2017). Mycotoxins: An underhand food problem. Methods in Molecular Biology, 1542, 3–12. doi: 10.1007/978-1-4939-6707-0_1
19. O’Donnell, K, Ward, T. J., Robert, V. A. R. G, Crous P. W. et al. (2015). DNA sequence-based identification of Fusarium: Current status and future directions. Phytoparasitica, 43, 583–595. doi: 10.1007/s12600-015-0484-z
20. Orina, A., Gavrilova, O. & Gagkaeva, T. (2018). Adaptatsiya metoda kolichestvennoy PTsR dlya vyiyavleniya predstaviteley mikobiotyi zernovyih kultur [Adaptation of the method of quantitative PCR to identify representatives of the mycobiota of grain crops]. Microbiology Independent Research Journal, 5(1), 71–77. (in Russian). doi: 10.18527/2500-2236-2018-5-1-71-77
21. Perincherry, L., Lalak-Kańczugowska, J., & Stępień, Ł. (2019). Fusarium-produced mycotoxins in plant-pathogen interactions. Toxins, 11(11), 664. doi: 10.3390/toxins11110664
22. Reveglia, P., Cinelli, T., Cimmino, A., Masi, M., & Evidente, A. (2018). The main phytotoxic metabolite produced by a strain of Fusarium oxysporum inducing grapevine plant declining in Italy. Natural Product Research, 32(20), 2398–2407. doi: 10.1080/14786419.2017.1415897
23. Sadyikova, V. S., Lihachev, A. N., & Bondar, P. N. (2010). Ogranichenie razvitiya kompleksa vozbuditeley kornevyih gniley yachmenya antagonistami roda Trichoderma [Limitation of the development of a complex of pathogens of barley root rot by antagonists of the genus Trichoderma]. Mikologiya i fitopatologiya, 44(6), 556–562 (in Russian).
24. Shvartau, V. V., Zozulia, O. L., Mykhalska, L. M., & Sanin, O. Yu. (2016). Fuzariozy kulturnykh roslyn [Fusarium wilt of cultivated plants]. Monohrafiia. K. : Lohos 164 (in Ukrainian).
25. van der Lee, T., Zhang, H., van Diepeningen, A., & Waalwijk, C. (2015). Biogeography of Fusarium graminearum species complex and chemotypes: a review. Food Addit Contam Part A Chem Anal Control Expo Risk Assess, 32(4), 453–460. doi: 0.1080/19440049.2014.984244
26. Wilson, W., Dahl, B., & Nganje, W. (2018).Economic costs of Fusarium Head Blight, scab and deoxynivalenol. World Mycotoxin Journal, 11(2), 291–302. doi: 10.3920/WMJ2017.2204
27. Xia, R., Schaafsma, A. W., Wu, F., & Hooker, D. C. (2020). Impact of the improvements in Fusarium head blight and agronomic management on economics of winter wheat. World Mycotoxin Journal, 13(3), 423–439. doi: 10.3920/WMJ2019.2518.