научная статья по теме ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ И ПРОДОВОЛЬСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ И ПРОДОВОЛЬСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ»

= ОБЗОРЫ

УДК 632.9:632.937.15

ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ И ПРОДОВОЛЬСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

© 2010 г. С.К. Жиглецова1, И.А. Дунайцев1, С.Г. Бесаева2

Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 142279 пос. Оболенск, Московская обл., Россия E-mail: sjigletsova@mail.ru 2Научно-исследовательский центр токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов Федерального медико-биологического агентства РФ 142253 Серпухов, ул. Ленина, 102а, Московская обл., Россия

Поступила в редакцию 11.01.2009 г.

Показаны преимущества использования для борьбы с фузариозом колоса препаратов на основе микроорганизмов-антагонистов по сравнению с химическими фунгицидами. Рассмотрена возможность использования микроорганизмов для разработки биофосфорных удобрений, в которых высвобождение фосфора происходит непосредственно в полевых условиях и не наносит вреда окружающей среде. Оценены перспективы создания комплексных препаратов на основе микроорганизмов - антагонистов фитопатогенов, обеспечивающих одновременно с протекторными функциями улучшение фосфорного питания растений.

Ключевые слова: фузариозы, микроорганизмы, экологическая и продовольственная безопасность.

ВВЕДЕНИЕ

Известно, что некоторые фитопатогенные микроорганизмы, например, возбудители фузариоза колоса зерновых, не только снижают урожай, но и загрязняют зерно и производимые из него продукты питания микотоксинами, делая эти продукты опасными для здоровья человека и животных [1]. Имеются сведения, что применение микробиологических средств против фузариоза колоса вместо химических фунгицидов позволяет значительно снизить содержание микотоксинов в зерне [2]. Известно также, что микробы определенных родов, среди которых имеются антагонисты, могут высвобождать растворимые фосфаты из фосфатных руд [3]. В то же время некоторые штаммы, способные к высвобождению фосфатов из нерастворимого сырья, проявляют антагонистические свойства к различным микроорганизмам, в том числе и патогенам растений [4].

Проблема фосфорного питания растений остается одной из самых острых в земледелии, что объясняется двумя основными причинами: огра-

ниченным запасом фосфатных руд и быстрым связыванием этого элемента в почве при внесении с удобрениями [5]. Ресурсы разведанных запасов фосфатных руд достаточны по различным оценкам не более чем на ближайшие 70-90 лет [6, 7]. Вместе с тем только 5-25% вносимого с химическими удобрениями фосфора ассимилируется растениями [8]. Остальная часть фосфатов вымывается или переходит в почве в нерастворимую форму и становится недоступной для растений. При этом производство фосфорсодержащих химических удобрений является энергоемким и дорогостоящим процессом, чрезвычайно загрязняющим окружающую среду.

Увеличение норм внесения удобрений нарушает баланс питания растений, снижает качество продукции и загрязняет почвы, грунтовые воды и водоемы. В связи с этим в настоящее время во многих странах проводятся интенсивные исследования возможности замены промышленного химического производства фосфорных удобрений микробиологическим [9]. При использовании микробиологических фосфорных удобрений высвобождение

83

6*

фосфора из руд происходит непосредственно в полевых условиях и не наносит вреда окружающей среде [10]. Если в качестве микроорганизмов, растворяющих фосфатную руду в полевых условиях, будут использованы антагонисты фитопатогенов сельскохозяйственных культур, то одновременно будет осуществляться борьба с болезнями растений, что позволит решать кроме проблем биобезопасности и задачи продовольственной безопасности - увеличение количества и улучшение качества продовольствия.

ФУЗАРИОЗНЫЕ ИНФЕКЦИИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР КАК ИСТОЧНИК ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ

И ПРОДОВОЛЬСТВЕННОЙ ОПАСНОСТИ

Вредоносность фузариозов. В современном зер-нопроизводстве нет более актуальной проблемы, чем минимизация негативных последствий поражения посевов хлебных злаков и продуктов их урожая фузариозными гнилями [1]. Пшеница, кукуруза и ячмень, составляющие % мирового производства злаковых, наиболее подвержены заражению фуза-риозами [11]. В последнее время во всех странах, производящих зерно, распространение и вредоносность фузариозов существенно увеличились [12]. Возбудителями фузариозов колоса (ФК) и зерна пшеницы, а также початков кукурузы являются в основном грибы рода Fusarium: F. graminearum, F. culmorum, F. avenaceum [13, 14].

Повсеместное распространение фитопатоген-ных фузариев обусловлено их способностью поражать у восприимчивых злаковых культур все органы, включая корневую систему, основание стебля, междоузлия, колос и зерновки [15]. Вследствие этого потери урожая могут достигать 20-50% в зависимости от природно-климатических условий [16]. Наибольшая опасность фузариозов проявляется в загрязнении зерна и сопутствующей продукции фу-зариотоксинами (ФТ), такими как деоксинивале-нол (ДОН) и его производные (3-Ас-ДОН, 15-Ас-ДОН), а также Т-2 токсин и зеараленон [17]. ФТ представляют серьезную опасность для теплокровных животных и человека [18].

ДОН относят к наиболее опасным трихотецено-вым фузариотоксинам по действию на человека и теплокровных животных [11]. Обусловленная устойчивостью эпоксидной группы, высокая стабильность ДОН делает детоксикацию загрязненного зерна практически невозможной [19]. Максимально допустимая концентрация ДОН в пище - 0.7 мг/кг (для зерна рядовой, ценной, сильной и твердой пшеницы, а также для муки). В комбикормах, кор-

мосмесях и рационах для всех видов животных концентрация ДОН не должна превышать 1 мг/кг. Партия зерна с содержанием ДОН >1.4 мг/кг может быть использована на фураж или технические цели только при условии разбавления ее незагрязненным зерном [20]. В сырье и пищевых смесях для детского и диетического питания содержание ДОН не допускается. В зерновом сырье для пивоварения по регламентам Великобритании содержание ДОН не допускается, поскольку токсин ингибирует процесс дрожжевой ферментации [21].

Содержание 1-3 мг ДОН/кг в корме вызывает потерю аппетита и снижение пр иве сов у домашних животных (особенно свиней). Канадскими авторами показано, что в результате скармливания свиньям пшеницы, содержащей 0.2 мг ДОН/кг, в течение 5 нед животные на 15-17% уменьшили потребление корма и отставали в росте от контрольных. После вскрытия у подопытных животных установлены повреждения пищевода и слизистой желудка [22]. При хроническом потреблении кормов, содержащих ДОН, у подопытных животных наблюдают снижение иммунного статуса, нарушения белкового обмена, повреждения клеточных мембран, поражения печени и почек. У таких животных токсины были обнаружены в мясе, молоке, яйцах [11, 23].

Другой микотоксин (по другой терминологии -микоэстроген), продуцируемый F. graminеarum -зеараленон (синоним - F-2 токсин). Зеараленон не обладает острой токсичностью в отношении теплокровных животных (для самок морских свинок, мышей и крыс его ЛД50 > 5000-20000 мг/кг). При действии на свиней и жвачных животных он характеризуется эстрогенной активностью - вызывает разнообразные нарушения репродуктивной функции. У овец, которые паслись на пастбищах, зараженных зераленоном, до и во время скрещивания - критического периода для зераленон-инду-цированной инфертильности - рождаемость ягнят снижалась на 15-50% [24]. Зеараленон воздействует на рецепторы печени, матки, молочных желез уже при содержании в корме 1-5 мг/кг (по другим данным - от 0.1 до 1мг/кг). Скармливание загрязненного токсином корма молодым свиньям вызывало у них выпадение влагалища и развитие вагинита [24-27].

Большую опасность представляет еще одна группа фузариотоксинов - фумонизины, загрязнение зерна которыми быстро нарастает [28]. Они резко подавляют рост и могут вызывать злокачественные перерождения пищеварительных органов домашней птицы [29, 30], при этом содержание их в кормах в России пока не регламентировано [31].

Ветеринарная служба России регулярно регистрирует многочисленные отравления крупного рогатого скота и свиней кормами, при изготовлении которых использовано фузариозное зерно, а также массовые хронические интоксикации поголовья промышленной сельскохозяйственной птицы [1]. Результаты микологического анализа 2479 образцов зерна различных злаковых культур из 39 республик, краев и областей РФ за период 19872002 гг. показали, что загрязнение зерна фузарио-токсинами обнаружено во всех регионах с частотой 36-79%, хотя по отдельным территориям этот показатель имеет значительную изменчивость. Поражение зерна носит преимущественно «скрытый» характер, т.е. протекает без проявления характерных видимых признаков заболевания.

Для токсиногенных форм Г graminеarum из Центрально-Черноземного региона (92% от общего числа микромицетов, заселяющих зерно) средний уровень содержания ДОН составил 97 мг/кг с колебаниями от 0.8 до 199 мг/кг, зеараленона (83% токсиногенных изолятов) в среднем 63 мг/кг с колебаниями от 1.2 до 469 мг/кг. Большинство изолятов характеризовалось сочетанным продуцированием обоих видов токсинов [32].

Преимущества использования для борьбы с фу-зариозами микробиологических препаратов по сравнению с химическими. Очевидно, что в отличие от других болезней усилия по защите пшеницы от ФК должны быть направлены не столько на ликвидацию ее последствий, сколько на элиминирование условий, благоприятствующих возникновению и распространению болезни в конкретном регионе, хозяйстве и агроценозе [1]. Существующие средства борьбы не обеспечивают полного подавления ФК. Например, один из лучших химических фунгицидов фоликур при обработке посевов пшеницы в период их инфицирования фитопатогеном в дозе 1 л/га снижал распространение болезни лишь на 50-60% [33-35]. Считается, что фунгициды в популяции фитопатогена уничтожают, в первую очередь, его слабовирулентные биотипы, которые составляют конкуренцию высоковирулентным и/или более токсиногенным формам гриба. Кроме того, фунгициды, очевидно, приводят к накоплению в эпифит-ном микробоценозе пшеницы более вредоносных видов патог

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком