Поражение зерна и продуктов его переработки микроскопическими грибами является распространенной проблемой, затрагивающей все этапы процесса от роста до конечного продукта. Грибы могут заражать зерно как во время его созревания на поле, так и при сборе урожая, хранении и дальнейшей обработке. Эти микроорганизмы вырабатывают микотоксины, которые представляют угрозу для здоровья людей и животных.
Основные виды микроскопических грибов, паразитирующих на сельскохозяйственных культурах в зерновых регионах Сибири:
– фузариум (Fusarium) – род преимущественно анаморфных аскомицетовых грибов;
– альтернария (Alternaria) и Bipolaris – грибы, входящие в класс Дотидеомицетов;
– гельминтоспориум (Helminthosporium) – род Гельминтоспорий;
– спорынья – род грибов семейства спорыньёвых (Clavicipitaceae);
– головневые грибы.
ФУЗАРИОЗ
Повсеместно известная болезнь зерновых, фузариоз, уменьшает продуктивность и качество аграрной продукции. В конце XIX века на территории Дальнего Востока России были зафиксированы первые вспышки этого заболевания среди злаков.
Когда зерновые растения начинают созревать, на их соцветиях можно заметить первые признаки фузариоза, такие как поблекшие чешуйки колосков, которые контрастируют с еще зеленой здоровой растительностью. В условиях, благоприятствующих развитию заболевания, на чешуйках могут появиться образования из мицелия и спор гриба, окрашенные в оттенки от розово-оранжевого до кирпично-красного в зависимости от типа возбудителя.
– Различные типы грибов проявляют себя по-разному в уровне выработки спор. При этом, в зависимости от конкретного возбудителя, проявления могут быть как ярко выраженными, что включает симптомы в виде некротического потемнения на чешуях колоса, штриховатости и пятнистости, напоминающей глаза, так и полностью отсутствовать. Абиотические факторы и методы обработки играют ключевую роль в распространении этих грибков. Причем нехватка влаги считается главным ограничивающим фактором для их развития. Особую угрозу представляет собой период цветения, когда растения наиболее уязвимы к инфекциям, если он совпадает с временем повышенной влажности, – рассказывает главный специалист испытательной лаборатории Алтайского филиала ФГБУ «Центр оценки качества зерна» Александр Кравченко.
Инфицирование зерна значительно влияет на его способность к прорастанию. Если мицелий патогена глубоко проникает в зерно, последнее может не прорасти вовсе или дать слабые ростки, пораженные гнилью, которые становятся легкой добычей для других патогенов во время роста.
Интересно, что даже после отбора в партиях зерна часто остаются зараженные, но визуально нормальные зерна. Это способствует аккумуляции микотоксинов. Среди способов борьбы с загрязнением урожая – удаление определенных фракций, например, мелких зерен, что может сократить содержание микотоксинов до 80 %.
Используемое в пищу зерно, зараженное микотоксинами, приводит к деградации качества муки, в частности, ухудшению хлебопекарных свойств и качества клейковины. Это проявляется в производстве хлеба с темной мякотью, которая отличается невысокой эластичностью и большим размером пор.
Не только зерно, пораженное фузариозом, но и полова и солома теряют свою ценность из-за скопления микотоксинов в них. Исследования показывают, что основная часть токсинов сконцентрирована в стебле колоса, меньше их содержится в цветочных чешуйках, а самый низкий уровень обнаруживается в зерне.
Основные усилия должны быть направлены на снижение источников инфекции, ограничение или замедление скорости развития:
– предпосевная подготовка семян (очистка, посадка устойчивых сортов);
– применение фунгицидов;
– организационно хозяйственные мероприятия (борьба с сорняками; хранение зерна с зараженного поля отдельно от остального).
ЧЕРНЫЙ ЗАРОДЫШ
Зерна пшеницы часто страдают от заболевания, известного как «черный зародыш», которое характеризуется темными пятнами на оболочке вокруг зародыша, а иногда и на соседних участках. Это приводит к тому, что мука из таких зерен содержит множество темных частиц, влияющих на цвет готовой продукции. Так, макароны, произведенные из подобного сырья, имеют неаппетитный темный цвет и сниженные потребительские свойства. Ученые рассматривают этот процесс как часть широкого спектра грибковых инфекций, приводящих к ухудшению качества семян, и относят к последствиям их истощения, то есть к проявлениям вторичного характера.
– Исследование выявило, что выдавливание метаболического раствора из эндоспермного канала в районе верхушки является ключевым признаком начала истощения зерновых, проявляющимся в первую очередь. Это явление встречается на зернах пшеницы как поражение их поверхностей грибками. Важную роль в этом процессе играют эндоспермный канал и основной сосудистый пучок, пролегающие вдоль основания семенной бороздки, которые связывают внутреннюю структуру зерна с повреждениями в области верхушки, – отмечают в Алтайском филиала ФГБУ «Центр оценки качества зерна».
На последующем этапе происходит вытекание жидкости из эндоспермного канала под перикарпий возле зародышевой части. Затем питательный раствор, не участвовавший в развитии зерна, под оболочкой становится средой обитания для микроорганизмов, которые и придают зародышу окраску.
В литературных источниках указывается, что причиной данного микоза является грибок Bipolaris sorokiniana. Симптомами заболевания могут служить гниение корней и появление пятен на поверхности листьев.
АЛЬТЕРНАРИОЗ
Заболевание пшеницы, известное как альтернариоз, возникает вследствие активности грибков из рода Alternaria. Эти грибки проникают в созревающие зерна, где они предпочитают селиться в оболочке семени, иногда достигая центральной части зерна (эндосперма). Особенностью поражения является образование темных пятен на поверхности колоса пшеницы, имеющих различную форму и окрас.
Когда начинается прорастание зараженных семян, отмечается целый ряд негативных эффектов: от деформации всходов до появления серого или пепельного грибкового налета на семенах, что ведет к потемнению у основания стебля, первичных корней и корневой шейки. Заключительным этапом болезни является поражение старых листьев, что ухудшает состояние растения и способствует развитию и распространению других, более опасных патогенов.
Наиболее опасными токсинами являются альтернариалы, альтенуены и особенно тенуазоновая кислота, высокотоксичные фумонизины В1, В2 и В3.
ГЕЛЬМИНТОСПОРИОЗ
Заболевание, известное как гельминтоспориоз, вызвано грибками из группы Helminthosporium и оказывает влияние в первую очередь на зерновые культуры. Эта инфекция не ограничивается только полями агрокультур, но также встречается и среди разнообразных диких трав.
Симптомы заболевания многочисленны и варьируются в зависимости от возраста растения: молодые проростки и всходы страдают от потемнения оболочек семян, желтизны и искривления листьев, а также от общего подавления их развития. У более старых растений наблюдается гниение, потемнение и бурение корней, основания стебля и узла кущения. Листья покрываются светло-бурыми продолговатыми пятнами. Заболевание ведет к замедлению роста, появлению растений с белыми колосьями и гибели продуктивных побегов.
Гельминтоспориоз оказывает отрицательное влияние на способность листьев ассимилировать питательные вещества, что приводит к уменьшению уровня качества и объема урожая. В некоторых случаях, особенно при несвоевременном лечении, потери урожая могут достигать от 30 до 40 %.
СПОРЫНЬЯ
Основная угроза, связанная с ростом спорыньи на злаковых культурах, таких как рожь, пшеница (в особенности твердые сорта), ячмень и другие, заключается в токсичности склероций и аккумуляции в них алкалоидов. Если их содержание в зерне превышает 2 % от общей массы, есть риск развития эрготизма у человека и животных.
Заражение растений чаще всего начинается во время цветения, когда активизируются аскоспоры из склероций, оставшихся в почве после предыдущего сезона или занесенных туда с зараженными семенами. Этот гриб также может распространяться через конидии, которые переносятся насекомыми, ветром, дождевыми каплями или при контакте колосьев друг с другом. Склероции могут сохранять способность к прорастанию до года, а в отдельных случаях и до двух лет, обеспечивая долгосрочный потенциал для новых заражений.
– Сразу после того, как злаки начинают выбрасывать колос, становятся видны первые сигналы заболевания. На определенных участках соцветий формируется вязкая субстанция, известная как медвяная роса. Это сладкое вещество с неприятным ароматом подпорченного мяса, притягивает насекомых вроде мух, которые затем распространяют споры и по другим растениям, – поясняет главный специалист испытательной лаборатории Алтайского филиала ФГБУ «Центр оценки качества зерна» Александр Кравченко.
Когда злаки цветут, мицелий начинает занимать все больше места в соцветии, в конечном итоге преобразуясь в склероции. В условиях засушливой погоды, через две недели после начала, можно наблюдать формирование склероций, которое по времени совпадает с моментом созревания зерен.
ГОЛОВНЯ
Головня – это заболевание, которое встречается у множества видов растений и провоцируется грибами из рода Tilletia, характеризующееся распространением в трех формах: твердой (или мокрой), пыльной, и стеблевой.
Воздействие этих грибов на растения приводит к появлению двух типов примесей в зерне: головневое зерно, где споры гриба образуются на его бородке или поверхности, и мешочки головни, представляющие собой зерновые оболочки, заполненные спорами гриба, превращающимися в липкую массу. Контакт чистого зерна с этими элементами может вызвать специфический головневый запах, напоминающий запах селедки.
Твёрдая головня выбирает в качестве своей цели в основном мягкие сорта пшеницы, в результате чего зерно оказывается разрушенным изнутри, хотя его внешняя оболочка остается нетронутой. Когда пораженные колосья находятся на стадии молочной зрелости и их пытаются раздавить, вместо ожидаемого молочного сока из них вытекает сероватая жидкость. Внутри таких колосков возникают округлые серо-бурые образования, по размеру схожие с нормальным зерном, которые представляют собой сорусы головни.
Пыльная головня проявляется исключительно в колосе. Заметить первые симптомы возможно во время его формирования. Зараженные экземпляры начинают созревать быстрее здоровых. Перед тем как листок покидает влагалище, весь заражённый колос уже преобразуется в темную распыляющуюся материю. Иногда головня атакует лишь нижнюю часть колоса. Снаружи такой колос кажется почерневшим, как будто обгоревшим, хотя его стержень остается целым.
Стеблевую головню на начальной фазе можно заметить на стеблях, листьях и в области, где лист прилегает к стеблю – небольшие вздутые линии, простирающиеся вдоль. Изначально эти линии будут светлого цвета, но со временем они темнеют до тёмно-серого. Эти характерные полосы могут быть длиной от двух миллиметров до трех сантиметров. Постепенно пораженное покрытие тканей начинает сушиться и растрескиваться, вследствие чего на поверхность выходит темная споровая пыль. Растения, пораженные этим заболеванием, значительно отличаются по развитию, они плохо ветвятся. Зерна на таких растениях либо полностью отсутствуют, либо формируются в очень ограниченном количестве.
Необходимо уделить особое внимание контролю за поражением зерна грибками на всех этапах производства и хранения.
Эффективные меры предосторожности и тщательный контроль качества помогут предотвратить негативные последствия грибковых инфекций как для здоровья людей, так и для сельскохозяйственной продукции в целом.
Филиал ФГБУ «Центр оценки качества зерна» по г. Москве и Московской области
