Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 14
1.1 Государственное регламентирование показателей качества и безопасности зерна пшеницы 14
1.2 Зерно злаковых культур как основной источник пищевого и кормового белка 18
1.3 Факторы, влияющие на содержание белка в зерне разных сортов пшеницы 20
1.4 Проблема заражения токсиногенными грибами зерна пшеницы 22
1.5 Роль заражения патокомплексом видов токсиногенных грибов и накопления фузариотоксинов в изменении содержания белка в хранящемся зерне 34
1.6 Современное состояние производства и применения биопрепаратов для защиты зерна пшеницы от заражения токсиногенными грибами и накопления опасных микотоксинов 39
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования 46
2.1 Объекты исследования 46
2.2 Методика лабораторных исследований 48
2.3 Методика полевых опытов 52
2.4 Статистическая обработка данных 53
ГЛАВА 3. Мониторинг поражения видами токсиногенных грибов, уровня накопления микотоксинов и содержания белка в зерне пшеницы из зернохранилищ амбарного типа 54
ГЛАВА 4. Содержание белка в зерне интенсивных сортов озимой мягкой пшеницы в зависимости от накопления микотоксинов .59
4.1 Исследование корреляции содержания белка с уровнем накопления фузариотоксинов в хранящемся зерне разных сортов пшеницы 59
4.2 Изменение содержания белка в хранящемся зерне районированных сортов озимой мягкой пшеницы, зараженном токсиногенными штаммами Fusarium graminearum и Fusarium verticillioides 64
4.3 Влияние сорта на степень повреждения зерновыми вредителями и поражение токсиногенными грибами хранящегося зерна 67
ГЛАВА 5. Влияние биопрепаратов на биологическую полноценность и безопасность зерна озимой мягкой пшеницы .71
5.1 Влияние биопрепаратов на содержание белка, микологическую пораженность и уровень накопления фузариотоксинов в зерне пшеницы в зависимости от сроков и условий хранения 72
5.2 Защитная эффективность рецептур биопрепаратов, включающих химические пестициды и регулятор роста растений, при обработке хранящегося зерна пшеницы от патокомплекса видов токсинообразующих грибов 81
5.3 Влияние биопрепаратов на содержание белка, снижение уровня поражения фузариями и накопления микотоксинов в урожае зерна озимой мягкой пшеницы районированных сортов 88
Заключение 101
Выводы 104
Практические рекомендации 106
Список использованных источников
- Факторы, влияющие на содержание белка в зерне разных сортов пшеницы
- Методика лабораторных исследований
- Изменение содержания белка в хранящемся зерне районированных сортов озимой мягкой пшеницы, зараженном токсиногенными штаммами Fusarium graminearum и Fusarium verticillioides
- Защитная эффективность рецептур биопрепаратов, включающих химические пестициды и регулятор роста растений, при обработке хранящегося зерна пшеницы от патокомплекса видов токсинообразующих грибов
Введение к работе
Актуальность работы. Содержание белка является важнейшим показателем качества зерна для отечественного сельского хозяйства и при международных сделках. К одним из основных показателей безопасности относят поражение зерна фузариозом и накопление опасных микотоксинов (МТ): дезоксиниваленола (ДОН) и зеараленона (F-2) (Билай В.Л., 1977, Леонов А.Н., 1990, Петрович С.В., 1991, Левитин М.М., 1994, Монастырский О.А., 1995, 1996, 1998). В настоящее время недостаточно экспериментальных данных о закономерностях влияния заражения фузариозом и загрязнения фузариотоксинами (ФТ) на биологическую полноценность и безопасность хранящегося зерна районированных сортов озимой мягкой пшеницы, особенно на содержание в нем белка (Dexter J.E. et al, 1997, Guo X.W. et al, 2004, Soltanloo H. et al, 2005).
Широкомасштабное применение химических средств защиты растений представляет серьезную опасность для здоровья человека, а также ведет к возникновению у токсиногенных видов фузариев резистентности к пестицидам. Данная тенденция определяет необходимость создания и применения технологии биологической защиты зерна злаковых культур в колосе и при хранении от поражения токсинообразующими микромицетами. Нами в исследованиях использовались созданные в лаборатории и запатентованные, а также ранее получившие государственную регистрацию биопрепараты. Научно-практическую значимость представляет исследование влияния биопрепаратов на снижение поражения токсинообразующими грибами, особенно фузариями, накопление фузариотоксинов и содержание белка в зерне, что является важным для создания элементов биотехнологии защиты хранящегося зерна пшеницы.
Цели исследований. Целью настоящей работы было изучение влияния биопрепаратов на снижение поражения токсиногенными видами грибов, минимизацию накопления микотоксинов, а также на содержание белка в зараженном зерне озимой мягкой пшеницы интенсивных сортов при хранении.
Задачи исследований:
-
Исследовать биологическую полноценность и безопасность зерна пшеницы из зернохранилищ амбарного типа Краснодарского края.
-
Исследовать влияние заражения токсиногенными штаммами грибов F.graminearum и F.verticillioides и уровня накопления фузариотоксинов в хранящемся зерне озимой мягкой пшеницы интенсивных сортов на содержание в нем белка.
-
Установить, как влияет защита запатентованными биопрепаратами отдельно и в смесях с химическими пестицидами хранящегося зерна озимой мягкой пшеницы интенсивных сортов на поражение токсинообразующими грибами, накопление фузариотоксинов и содержание белка.
-
Исследовать влияние биопрепаратов на поражение токсинообразующими грибами, накопление фузариотоксинов и содержание белка в зерне в колосе растений озимой мягкой пшеницы интенсивных сортов в условиях Краснодарского края.
-
Выявить сорта озимой мягкой пшеницы, зерно которых минимизирует накопление микотоксинов и сохраняет биологическую полноценность при хранении, с целью рекомендации для использования их зерна на внутригосударственные нужды и на экспорт.
Научная новизна работы.
Впервые проведены исследования связи содержания общего белка с уровнем накопления фузариотоксинов в зерне озимой пшеницы районированных сортов.
Установлено, что заражение токсинообразующими штаммами F.graminearum и F.verticillioides снижало содержание общего белка в хранящемся зерне пшеницы интенсивных сортов.
Обработки запатентованными биопрепаратами дизофунгин, батан, пролам, дизофунгин плюс и алирин Б хранящегося зерна озимой мягкой пшеницы на 60 % снижали пораженность патокомплексом видов токсинообразующих грибов и повышали содержание белка.
Применение обработок различными рецептурами биопрепаратов, включающих низкие концентрации химических фунгицидов, инсектицидов и регулятора роста растений моддус влияет на снижение пораженности токсинообразующими грибами и повышение содержания белка в зерне при хранении.
Запатентованные биопрепараты дизофунгин, батан, пролам и дизофунгин плюс на 30-40 % снижали поражение фузариозом урожая зерна озимой мягкой пшеницы интенсивных сортов, накопление опасных микотоксинов, а также повышали содержание белка в зерне.
Теоретическая и практическая значимость. В теоретическом плане ценность работы состоит в изучении взаимовлияния накопления фузариотоксинов и содержания белка в зерне пшеницы районированных сортов, что дает возможность прогнозировать последствия развития поражения фузариозом зерна в процессе хранения и планировать его защиту.
Практическая значимость состоит в разработке систем защиты зерна озимой мягкой пшеницы интенсивных сортов при производстве и хранении, основанных на применении биопрепаратов батан, пролам, дизофунгин, дизофунгин плюс и алирин Б отдельно и в сочетании с микроколичествами химических пестицидов, с учетом влияния обработок на показатели его биологической полноценности и безопасности.
Положения диссертации, выносимые на защиту.
-
Накопление фузариотоксинов снижает содержание белка в хранящемся зерне пшеницы интенсивных сортов, зараженном токсиногенными штаммами грибов F.graminearum и F.verticillioides.
-
Предзакладочная обработка биопрепаратами батан, пролам, дизофунгин, дизофунгин плюс и алирин Б защищает от поражения патокомплексом видов токсинообразующих грибов хранящееся зерно пшеницы интенсивных сортов и ингибирует снижение содержания в нем белка.
-
Биопрепараты батан, пролам, дизофунгин, дизофунгин плюс и алирин Б можно применять с добавлением микроколичеств определенных химических фунгицидов, инсектицидов и регулятора роста растений, что повышает защитную эффективность хранящегося зерна озимой мягкой пшеницы от патокомплекса видов токсинообразующих грибов.
Достоверность результатов. Все исследования проведены в соответствии с общепринятыми методиками. Достоверность выводов подтверждалась статистической обработкой данных.
Апробация результатов исследований. Результаты теоретических и экспериментальных исследований диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на: IV международной конференции «Агротехнический метод защиты растений от вредных организмов» (Краснодар, 2007), конференции получателей грантов регионального конкурса Российского Фонда Фундаментальных исследований и администрации Краснодарского края "Юг" (п. Агой, 2008), международной научно-практической конференции «Биологическая защита растений, перспективы и роль в фитосанитарном оздоровлении агроценозов и получении экологически безопасной сельскохозяйственной продукции» (Краснодар, 2008), международной научно-практической конференции «Биологическая защита растений, как основа экологического земледелия и фитосанитарной стабилизации агроэкосистем» (Краснодар, 2010); международной научно-практической конференции «Современные мировые тенденции в производстве и применении биологических и экологически малоопасных средств защиты растений» (Краснодар, 2012).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, в то числе 6 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Материалы диссертации изложены на 103 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 10 таблиц, 14 рисунков и 20 приложений. Список литературы включает 253 наименования, в том числе 92 – зарубежных авторов.
Факторы, влияющие на содержание белка в зерне разных сортов пшеницы
Белки являются необходимым компонентом пищи человека и кормов домашних животных. Общее содержание белков и их аминокислотный состав имеют большое практическое значение при оценке качества продовольственного и фуражного зерна. Белки, содержащиеся в крупе, хлебобулочных и макаронных изделиях, составляют около 30 % суточной потребности человека в белковых веществах и являются основным фактором биологической и пищевой ценности этих продуктов [52, 98].
Количество содержания белка в зерне определяется соотношением эндосперма и оболочек. Распределение белка по морфологическим частям зерна неоднородно: в отрубях содержится примерно 15 %, большая его часть сосредоточена в алейроновом слое – от 20 до 35 %; в зародыше – от 17 до 27 %. В количественном отношении белок эндосперма составляет около 70 % общего белка зерна [137].
Белки злаковых культур бедны такими незаменимыми аминокислотами, как лизин, метионин, триптофан и треонин [44, 51]. В наибольшей степени богат незаменимыми аминокислотами, особенно лизином, зародыш зерна, в котором его содержание в два с лишним раза больше, чем в эндосперме (соответственно в среднем 5,6 и 2,1%).
Технологическое достоинство зерна зависит от содержания в нем белка. Проламины (глиадины) и глютелины (глютенины), составляющие около 80 % от общего количества белков пшеницы, нерастворимы в воде и обладают гидрофиль-ностью, поэтому способны образовывать клейковину [136]. Гидрофильные свойства белков зерна имеют большое значение при хранении и переработке зерна, при выпечке хлеба, производстве макарон. Различная гидрофильность белков один из важных признаков зерна сильной и слабой пшеницы [34, 49].
Альбумины и глобулины составляют около 20 % общего количества белков зерна пшеницы и представлены в основном ферментами и структурными веществами. Эти белковые вещества способны растворяться в воде и солевых растворах с образованием вязких коллоидных растворов. При нагревании происходит их денатурация [10,11]. Степень тепловой денатурации белковых веществ зависит от температуры, продолжительности нагрева и влажности [153]. Эти свойства белков важны при хранении и сушке зерна, а также использовании его в пищевой промышленности [43].
Содержание белков и их качество в фуражном зерне влияет на продуктивность сельскохозяйственных животных. В литературе к фуражному относят зерно 4 – 5 классов [25]. Колебания содержания белка в кормовой пшенице, поступающей на элеваторы основных зерносеющих областей России, составляют от 9 до 21 %, коэффициент вариации составляет 12,6 %. В США и Канаде этот коэффициент еще выше - 14 %. Такие колебания по содержанию общего белка указывают на возможность получения селекционерами новых сортов с высоким его содержанием [131].
Низкое содержание белка в зерне пшеницы наблюдается не только в России, но и в большинстве зернопроизводящих стран мира. Большая часть выращиваемого зерна пшеницы является непригодной для производства качественной полноценной муки. В настоящее время эту проблему в странах ЕС решают путем добавления в муку сухой клейковины, а в России - подсортировкой к зерну слабых пшениц зерна сильной пшеницы. Важной задачей является производство зерна с высоким содержанием белка для продовольственных и кормовых целей. Необходимо учитывать, что условия хранения зерна и зернопродуктов оказывают значительное влияние на сохранение пищевой ценности, а также хлебопекарных свойств зерна и муки.
Исследования содержания белка в зерне разных сортов показали, что оно связано с разнообразием их по биологическим и морфологическим особенностям [59, 128].
Содержание белка в зерне – генетический признак с высоким уровнем наследования, но степень и характер его проявления зависят от определенных экологических условий. Изменчивость содержания белка и клейковины по годам определяется зонами выращивания, агрофонами питания и сортом пшеницы [74]
Селекционным путем можно повысить содержание белка на 2-3 % без снижения продуктивности. При этом отбор на высокое содержание белка не влияет на наличие в белке трех важнейших аминокислот [135]. Установлены гены, контролирующие содержание белка и лизина в нем [138].
Увеличение гидротермического коэффициента в течение вегетационного периода на 1 единицу приводит к снижению содержания белка в зерне пшеницы на 3,78 %. Отсутствие дождей и засушливая погода в период налива зерна способствует увеличению содержания белка, т.к. замедляется нормальная деятельность ассимиляционного аппарата растения и усиливается процесс дыхания, а в связи с этим и расход углеводов. Уменьшение содержания белка в зерне в связи с повышением влажности почвы объясняется снижением концентрации почвенного раствора [7]. Это замедляет проникновение азота в растение, в семенах уменьшается количество белка и увеличивается количество крахмала. При повышении температуры содержание белка в зерне возрастает, что объясняется действием температуры питательного раствора на скорость поглощения растением азота и фосфора.
Методика лабораторных исследований
Польза от применения химических пестицидов значительно снижается при учете их влияния на агробиоценозы, появление резистентных форм фитопатогенов, а также влияния остатков пестицидов в продуктах питания и кормах на здоровье человека и животных. Устойчивость к фунгицидам токсиногенных штаммов F.graminearum возрастает в 15-20 раз, а синтез ДОН адаптированными штаммами увеличивается в 10-100 раз. Обнаружена сильная генетическая вариабельность среди географических групп и популяций у F.graminearum по устойчивости к фунгицидам [164, 178]. Остатки химических пестицидов обнаруживаются в 40 % исследуемых образцов зерна, ягод, плодов и овощей. В мире ежегодно регистрируется 25 млн. случаев отравления пестицидами, в т.ч. 20 тыс. со смертельным исходом [91]. Поэтому за последние десять лет в мире значительно повысилось внимание к производству и применению биопрепаратов.
В настоящее время биопестициды и биологические контролирующие агенты различного назначения для продажи производят Россия, США, Германия, Англия, Швеция, Канада, Финляндия, Франция, Бельгия, Израиль, Нидерланды, Италия, Швейцария, Япония, Австралия, Китай, Индия, Кения. Использование защитных биопрепаратов в мире оценивается в 2 % от общего применения пестицидов. По прогнозам МСХ США нарастание объемов производства биопрепаратов должно увеличиваться на 7-10 % в год [149].
Основной задачей биологической защиты зерна при производстве и хранении является поддержание стабильной благоприятной фитосанитарной обстановки в агроценозах. Ее главная роль – в сдерживании численности фитопатогенов на уровне пораженности культур в пределах, не требующих применения химических пестицидов [113].
Основные категории средств биоконтроля вредителей и болезней подразделяют на биопестициды, рецептуры которых основаны на вирусах, бактериях, грибах, простейших и нематодах, и биоконтролирующие средства, основанные на жуках, мухах, галлицах, златоглазках, клопах, клещах и паразитических осах. По целям применения биопестициды подразделяются на биофунгициды, биоинсектициды, биомоллюскоциды, бионематоциды и биогербициды. Биопестициды применяются для борьбы с возбудителями болезней, вредителями и сорняками. Биологические контролирующие агенты поедают целевых вредителей или используют их в качестве пищи для своего потомства. Самостоятельным средством биологической защиты растений являются феромоны членистоногих, грибов, млекопитающих [111].
Биопестициды на основе микроорганизмов стали широко использовать в практике сельского хозяйства с 1990 г., феромоны с 1980 г., биоконтролирующие агенты с начала XXI века.
Около 90 % производимых в мире средств биозащиты составляют биопрепараты для борьбы с вредителями и возбудителями болезней растений. Среди них превалируют биофунгициды для защиты вегетирующих растений и хранящихся продуктов урожая злаковых культур от поражения грибными возбудителями болезней, особенно токсинообразующими видами фузариев, аспергиллов, пенициллов, альтернарии и мукора [4, 27, 98, 105, 109, 161, 181, 246].
Наиболее активными компонентами биопестицидов являются микроорганизмы: Bаcillus thuringhiensis, Bаcillus subtilis, Bаcillus mucilaginosus, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas aurefaciens, Azotobacter chroococcum, Arthrobacter, Penicillium vermiculatum, различные виды стрептомицетов и три-ходермы [46].
В общем объеме продуктов для биологической защиты растений микробные биопрепараты составляют 65 %, биологические контролирующие агенты – 16 % и феромоны - 19 % [101, 141].
Из общего объема нарабатываемых в мире биопестицидов и биоконтро-лирующих агентов в США производится 45 %, в Европе 35 % и 25 % в остальных странах. По имеющимся данным в США зарегистрировано 240 препаратов, основанных на 65-70 различных биопестицидных агентах, в Китае 17, в России 12. Доминирует в мире продажа препаратов на основе различных видов и штаммов Bacillus thurmghiensisна сумму более 200 млн. долл. в год. Только в США на ее основе зарегистрировано 130 биопрепаратов. Второе место по применению и продажам занимают препараты на основе энтомопатогенных нематод. В США Агентством по защите окружающей среды в числе разрешенных для применения биоагентов составляют 34 % бактерии, 54 % грибы и 12 % вирусы [112, 179].
В настоящее время разработаны и применяются на практике биоагенты и биологические средства борьбы с фузариозом злаковых культур, подавляющие рост гиф и образование перитециев. Однако не создано приемов, минимизирующих синтез микотоксинов. Применение опрыскивания вегетирующих растений «живыми» биопрепаратами, в том числе и на основе видов триходермы, хорошо защищает от поражения фузариозом колоса [169]. Обнаружены новые виды бактерий, ингибирующие развитие фузариев - Enterobacter cloaca, Mycobacterium [170]. Предпосевные обработки семян биопрепаратами, основанными на живых культурах Arthrobacter и Azotobacter, существенно уменьшают колонизацию корней кукурузы токсиногенным штаммом F.verticillioides и подавляют синтез фумонизина Ві [223]. Разработаны биопрепараты, подавляющие на 84 % развитие фузариозной гнили овощей [123].
Изменение содержания белка в хранящемся зерне районированных сортов озимой мягкой пшеницы, зараженном токсиногенными штаммами Fusarium graminearum и Fusarium verticillioides
Как было сказано ранее, большие потери хранящегося зерна пшеницы вызывает не только контаминирование его плесневыми грибами, но и поражение зерновыми вредителями, в частности амбарным долгоносиком. Поражение ими зерна всегда сопровождается заражением комплексом видов токсинообразующих грибов. В связи с широким разнообразием высеваемых сортов, возникает необходимость отбора тех из них, зерно которых легче сохранить с применением наименьшего количества обработок как химическими, так и биологическими средствами защиты зерна, что позволит сократить финансовые расходы на его хранение.
В связи с этим была исследована зависимость сравнительной устойчивости хранящегося зерна высокопродуктивных сортов пшеницы к совместному повреждению вредителями и поражению токсиногенными грибами с содержанием белка и накоплением в зерне фузариотоксинов (таблица 5).
Анализируя табличные данные, можно разделить сорта на две группы. К одной из них можно отнести сорта Москвич, Память, Таня и Нота, в которых произошло снижение содержания белка в результате повреждения долгоносиком. В другой группе содержание белка повысилось. Морфологический анализ поврежденного зерна показал, что содержание белка повысилось у зерна, более сильно поврежденного долгоносиком. Вероятно, это объясняется тем, что вредитель выедает в основном зародыш, что может влиять на относительное увеличение содержания общего белка в зерне. Величина зародыша различается в зерне разных сортов. Таблица 5 – Влияние степени повреждения долгоносиком хранящегося зерна высокопродуктивных сортов пшеницы на содержание в нем белка, заражение токсиногенными грибами и накопление микотоксинов (лабораторное зернохранилище ВНИИБЗР, 2007 г.)
Условные обозначения: н.о – токсинов не обнаружено. Сортоспецифичность проявилась по степени повреждение зерна вредителями. Максимальная степень повреждения зерна зерновыми вредителями, в т.ч. амбарным долгоносиком отмечается у сорта Восторг (96 %), меньше всего было повреждено зерно сорта Краснодарская 99 (17 %). Степень повреждения зерна вредителями не коррелировала с поражением токсинообразующими грибами (Приложение 5).
После указанного срока хранения поражение фузариями, аспергиллами, пенициллами и мукором значительно увеличилось в среднем до 15, 10, 11, 7 и 22 %, соответственно. Фузариями сильно было поражено зерно сортов Москвич, Веда, ПалПич и Кума, аспергиллами Дока, Москвич, ПалПич и Батько, пенициллами Москвич и Спартанка, альтернарией Москвич, Нота и ПалПич, мукором Москвич, Батько и Кума. Особенно сильно были заражены сорта
Москвич (на уровне 40 %) Батько, Спартанка (20 %) и ПалПич (15 %). Эти данные согласуются с имеющимися в литературе сведениями о том [36, 38, 142], что повреждение зерна вредителями сортоспецифически усиливает поражение его отдельными видами плесневых грибов.
В процессе хранения зерна выявлено, что у ряда сортов отсутствие токсинов в незараженном зерне сохранялось и в зерне, поврежденном вредителями, и наоборот высокое содержание токсинов не снижалось в поврежденном зерне. Наблюдается отсутствие значительного регистрируемого накопления в поврежденном зерне зеараленона, его увеличение наблюдалось только в зерне одного сорта Нота (0,3 мг/кг). Максимальное содержание ДОН было у сорта Дока (2,6 мг/кг). Выявлена сортоспецифичность по степени повреждения зерна токсинообразующими грибами и вредителями. Установлено, что зерно сорта Краснодарская 99 минимально подвержено повреждению вредителями, накоплению фузариотоксинов и снижению содержания белка. Полученные результаты показывают, что длительное хранение незащищенного зерна в зернохранилищах амбарного типа приводит к многократному (до 40 %) увеличению поражения видами токсиногенных грибов и зерновых вредителей, что приводит к снижению биологической полноценность зерна.
Анализ данных, изложенных в главе 4 позволяет заключить следующее. Степень заражения зерна районированных сортов пшеницы штаммами токсинообразующих грибов является сортоспецифичной, влияет на снижение уровня содержания белка в зерне в процессе хранения. Высокопатогенные штаммы токсинообразующих грибов, способные продуцировать наибольшее количество фузариотоксинов, в наибольшей степени влияют на снижение содержания белка в зерне. Зерно пшеницы с высоким содержанием белка в большей степени подвержено заражению патокомплексом токсинообразующих грибов. Обнаружено явление сортоспецифичности заражения зерна зерновыми вредителями, участвующими в распространении токсиногенных грибов в хранящемся зерне и снижающими его пищевую ценность.
Выделены сорта с высоким содержанием белка в зерне, способные минимизировать накопление микотоксинов, т.е. не накапливать или накапливать минимальное количество (не более 0,1 мг/кг), при хранении: Краснодарская 99, Спартанка, Москвич, Память. Сорта Кума и Таня были устойчивыми к накоплению суммы фузариотоксинов дезоксиниваленола и зеараленона в зараженном хранящемся зерне озимой пшеницы.
В связи с этим, оценка сортов пшеницы по содержанию в зерне белка, способности поражаться токсиногенными грибами и накапливать микотоксины должна быть обязательной составной частью стратегии создания устойчивых сортов и технологии их возделывания и хранения зерна.
Эти данные необходимо учитывать при планировании и осуществлении стратегии защиты зерна при длительном хранении, как в стационарных зернохранилищах, так и при дальних перевозках, и его последующем использовании для продовольственных целей и на корм. Выявление важных закономерностей, определяющих взаимосвязь биохимического состава зерна интенсивных сортов с их способностью противостоять вредным биотическим факторам среды, необходимо для создания сортовой стратегии закладки зерна на хранение и мер его биологической защиты.
Защитная эффективность рецептур биопрепаратов, включающих химические пестициды и регулятор роста растений, при обработке хранящегося зерна пшеницы от патокомплекса видов токсинообразующих грибов
Повсеместное выращивание сортов интенсивного типа приводит к усилению распространения в посевах фузариоза колоса, особенно штаммов-суперпродуцентов, что может приводить к значительному накоплению фузариотоксинов в урожае зерна [84, 89, 92, 138, 139 140, 165]. Защита посевов от болезней химическими пестицидами зачастую приводит к возникновению резистентности возбудителей. В связи с этим, все большее значение приобретает применение микробных биопрепаратов для защиты растений от болезней. В настоящее время все районированные сорта пшеницы имеют сходное, но все же различающееся содержание белка в зерне, и разную способность реагировать изменением содержания белка на агротехнические мероприятия, в т.ч. защиту от болезней. При этом недостаточно изученным остается вопрос о влиянии фузариоза колоса и накопления фузариотоксинов на содержание белка в зерне вегетирующих растений районированных сортов пшеницы. Мало данных о влиянии обработки защитными биопрепаратами на процессы колонизации фузариями листьев, колоса и зерна, накопление в нем микотоксинов и содержание белка. Изучение причин и закономерностей этого влияния позволит строить рациональную систему биологической защиты зерна от посева до реализации потребителю. Последнее особенно важно, т.к. основным экспортным продуктом сельского хозяйства России является зерно.
В связи с этим, интерес представляет исследование влияния созданных в лаборатории биопрепаратов на такие биологические особенности районированных сортов пшеницы, как содержание общего белка в зерне, устойчивость сорта к фузариозу колоса, отзывчивость на обработку биопрепаратами, минимизацию накопления фузариотоксинов в зерне в процессе вегетации при естественном и искусственном заражении фузариозом.
Первоначально для исследования были отобраны два устойчивых сорта озимой мягкой пшеницы Дея и Дельта. Семена перед посевом, а в дальнейшем и растения по вариантам обрабатывали растворами биопрепаратов дизофунгин, дизофунгин плюс или батан, а также низкими концентрациями салициловой кислоты отдельно и в смеси с фунгицидом альто супер. Салициловая кислота является одним из метаболитов растений пшеницы и обладает фунгицидным действием. Инокуляцию проводили в фазу полного цветения аналогично схеме, описанной выше. Полные результаты исследований представлены в приложении 11 А.
На естественном инфекционном фоне преобладало заражение альтернарией, а заражение фузариозом было незначительным. Обработки семян перед посевом и растений дизофунгином плюс и батаном снижали в два раза уровень заражения альтернарией.
На искусственно зараженных растениях дизофунгин, дизофунгин плюс и батан снижали пораженность урожая зерна фузариями по сравнению с контролем на 87, 70 и 82 % соответственно. Отмечено положительное влияние низкой концентрации салициловой кислоты на снижение уровня фузариозной инфекции в среднем на 85 %. Биопрепараты дизофунгин плюс и батан эффективно сдерживали поражение зерна альтернарией (Приложение 11 Б, В).
Дезоксиниваленол и зеараленон в концентрации выше ПДК были обнаружены в контрольных образцах сортов Дея и Дельта. По сравнению с контролем, в зерне растений пшеницы устойчивого сорта Дея, защищенного батаном, ДОН обнаружен не был. Дизофунгин препятствовал накоплению ДОН в зерне сорта Дельта. Защита семян и в последующем растений биопрепаратами батан, дизофунгин и дизофунгин плюс снизила накопление зеараленона до 0,1 мг/кг, по сравнению с контролем. Дизофунгин плюс снижал накопление дезоксиниваленола и зеараленона до уровня не выше 0,1 мг/кг (в контроле ДОН – 1,82 мг/кг, F-2 – 1,07 мг/кг). Менее эффективно ингибировали накопление микотоксинов смесь салициловой кислоты с альто супер.
Содержание белка в зерне растений, обработанных биопрепаратами, было выше, чем в контроле. В варианте с дизофунгином содержание белка в зерне с искусственно зараженных растений сорта Дельта увеличилось на 19 %. Эффективность действия дизофунгина и дизофунгина плюс проявилась и в увеличении массы тысячи зерен по сравнению с контролем. Батан увеличивал содержание белка в зерне растений сорта Дея на 12 %. Действие низких концентраций салициловой кислоты отдельно и в смеси с альто супер на содержание белка было аналогичным действию биопрепаратов. Повышали содержание белка смеси 0,001 % салициловой кислоты с 0,01 % альто супер при естественном заражении и 0,001 % салициловой кислоты с 0,001 % альто супер при искусственном заражении в среднем на 20 % по сравнению с контролем.
Интересным является тот факт, что заражение фузариозом достоверно влияло на повышение содержания белка в зерне и снижение массы тысячи зерен, что согласуется с литературными данными [13,75]. Этот факт объясняется тем, что в процессе вегетации происходит активный синтез в клетках растения некоторых запасных питательных веществ, которые фузарий может преимущественно использовать для питания, особенно углеводы, что может влиять на увеличение относительного содержания белка в зерне.
Эффективность действия биопрепаратов батан и дизофунгин была выявлена в другом опыте на трех районированных сортах озимой мягкой пшеницы: среднеустойчивых к фузариозу колоса сортах Батько и Память и средневосприимчивым сорте Победа 50 (Приложение 12 А).
Погода в июне была сухая, жаркая, поэтому естественный инфекционный фон был слабым. В связи с этим накопления фузариотоксинов выявлено не было.
На искусственном инфекционном фоне зараженность фузариозом составила 40-80 %. Биопрепараты снижали зараженность фузариозом на искусственном инфекционном фоне на 30-40 % по сравнению с незащищенным контролем. Батан полностью снижал накопление ДОН в зерне среднеустойчивого сорта Память, а дизофунгин на 60 % у средневосприимчивого сорта Победа 50. Зеараленона в образцах зерна обнаружено не было. Наблюдалась специфичность реакции сортов на обработки биопрепаратами по уровню накопления дезоксиниваленола, содержания белка и массе тысячи зерен (Приложение 12 Б, В). Например, при искусственном заражении защита дизофунгином и батаном повышала, по сравнению с незащищенным контролем, содержание белка и массу тысячи зерен в зерне растений сорта Батько.
Для последующих исследований были отобраны отзывчивый на обработки биопрепаратами сорт Победа 50, среднеустойчивые к фузариозу колоса сорта Таня и Ласточка, а также сорт австрийской селекции Люпус.
В середине июня производили сбор колосьев пшеницы молочно-восковой спелости с делянок с естественным инфекционным фоном для анализа на содержание белка и массу тысячи зерен с целью выявления влияния биопрепаратов на этот показатель и с последующим сравнением с результатами, полученными на спелом зерне (таблица 9).
