БИОРАЗНООБРАЗИЕ И АРЕАЛЫ ОСНОВНЫХ ТОКСИНОПРОДУЦИРУЮЩИХ ГРИБОВ РОДА FUSARIUM

Т.Ю. Гагкаева, О.П. Гаврилова, М.М. Левитин

Аннотация


Род Fusarium включает виды грибов, разнообразные по типу питания (сапротрофы, некротрофы, биотрофные патогены, эндофиты) и способности образовывать вторичные метаболиты, в том числе высокотоксичные. Среди грибов рода Fusarium выявлены виды с широкой экологической валентностью, встречающиеся повсеместно (например, Fusarium poae и F. sporotrichioides), и виды, требовательные по отношению к отдельным факторам окружающей среды, существующие в виде более или менее локальных популяций (например, F. graminearum, F. culmorum, F. cerealis). Способность грибов приспосабливаться к различным условиям среды связана с их генетической пластичностью и метаболическим разнообразием. Системный подход к изучению видовых комплексов характеризует эколого-биохимические аспекты существования грибов Fusarium (широта ареалов, приуроченность к определенным климатическим условиям, трофическая специализация), а также позволяет выявлять процессы видообразования и генетической адаптации. Недавно описаны новые для науки виды грибов (F. ussurianum и F. sibiricum) на дальневосточной территории России и в Сибири, что не исключает их выявления в других регионах. Приведен обзор распространения наиболее опасных видов грибов рода Fusarium, способных продуцировать высокотоксичные трихотеценовые метаболиты. Знание ареалов токсинопродуцирующих видов грибов позволяет прогнозировать и предотвращать загрязнение микотоксинами урожая зерна и продуктов его переработки и, тем самым, снизить риск заболеваний человека и животных.

Ключевые слова


грибы, Fusarium, виды, ареалы, микотоксины.

Полный текст:

PDF

Как процитировать материал

Литература


Абрамов И.Н. Болезни сельскохозяйственных растений Дальнего Востока. – Хабаровск, 1938. – 292 с.

Воронин Н.С. О «пьяном» хлебе в Южно-Уссурийском крае // Ботанические записки, издаваемые при Ботаническом саде С-Пб. – 1890–1892. – № 3. – С. 13–21.

Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю., Буркин А.А., Кононенко Г.П. Зараженность грибами рода Fusarium и контаминация микотоксинами зерна овса и ячменя на севере Нечерноземья // Сельскохозяйственная био логия. – 2009. – № 6. – C. 89–93.

Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю. Фузариоз зерна на севере Нечерноземья и в Калининградской области в 2007–2008 годах // Защита и карантин растений. – 2010. – № 2. – C. 23–25.

Гагкаева Т.Ю. Классификация грибов рода Fusarium – дискуссия длиною в двести лет // Микология сегодня. Т. 2. – М. : Национальная академия микологии, 2011. – С. 14–29.

Гагкаева Т.Ю. Фитопатогенный гриб Fusarium cerealis на территории России // Микология и фитопатология. – 2009. – Т. 43. – Вып. 4. – С. 331–342.

Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П., Левитин М.М. Современное состояние таксономии грибов рода Fusarium секции Sporotrichiella // Микология и фитопатология. – 2008. – Т. 42. – Вып. 3. – С. 201–214.

Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П., Левитин М.М., Новожилов К.В. Фузариоз зерновых культур // Защита растений и карантин. – 2011. – № 5. – С. 63–120.

Гагкаева Т.Ю., Левитин М.М., Санин С.С., Назарова Л.Н. Зараженность зерна и видовой состав грибов рода Fusarium на территории РФ в 20042006 годах // Агро ХХI. – 2009. – № 46. – С. 4–6. 42

Григорьев М.Ф., Леонович И.А., Жилкин В.М. Вредоносность фузариоза колоса пшеницы и проблема выделения устойчивых сортов // Сб. науч. тр. по прикладной ботанике, генетике и селекции. – 1990. – Т. 132. – С. 35–44.

Дунин М.С. Пьяный хлеб. – М., 1926. – 42 с.

Иващенко В. Г., Шипилова Н.П. Грибы рода Fusarium на семенах хлебных злаков в основных зерновых регионах России (ареалы, частота встречаемости, соотношение). – СПб. : РАСХН, 2004. – 20 с.

Иващенко В.Г., Шипилова Н.П., Левитин М.М. Видовой состав грибов рода Fusarium на злаках в азиатской части России // Микология и фитопатология. – 2000. – Т. 34, Вып. 4. – С. 54–68.

Иващенко В.Г., Шипилова Н.П., Назаровская Л.А. Фузариоз колоса хлебных злаков. – СПб. : РАСХН, 2004. – 164 с.

Иващенко В.Г., Шипилова Н.П., Нефедова Л.И. и др. Биоэкологические и фитосанитарные аспекты исследования фузариоза колоса // Микология и фитопатология. – 1997. – Т. 31, Вып. 2. – С. 58–63.

Квашнина Е.С. Морфолого-культуральные свойства видов рода Fusarium секции Sporotrichiella и их ареал в СССР // Микология и фитопатология. – 1979. – Т. 13, Вып. 1. – С. 3–10.

Колчанов Н.А., Суслов В.В., Шумный В.К. Молекулярная эволюция генетических систем // Палеонтологический журнал. – 2003. – № 6. – С. 58–71.

Кононенко Г.П., Малиновская Л.С., Соболева Н.А. и др. Распространенность и токсинообразующие свойства грибов хлебных злаков в Московской области // Микология и фитопатология. – 1999. – Т. 33, Вып. 2. – С. 118–123.

Левитин М.М. Изменение климата и прогноз развития болезней // Микология и фитопатология. – 2012. – Т. 46, Вып. 1. – С. 14–19.

Левитин М.М., Иващенко В.Г., Шипилова Н П., Гагкаева Т.Ю. О видовом и внутривидовом разнообразии грибов рода Fusarium на зерновых культурах // Сб. трудов междунар. конференции «Современные проблемы микологии, альгологии и фитопатологии». – М., 1998. – С. 64–66.

Левитин М.М., Иващенко В.Г., Шипилова Н.П. и др. Возбудители фузариоза колоса зерновых культур и форм проявления болезни на северо-западе России // Микология и фитопатология. – 1994. – Т. 28, Вып. 3. – С. 58–64.

Леонов А.Г., Малиновская Л.С., Соболева Н.А., Кононенко Т.П. Токсигенность изолятов Fusarium graminearum Schwabe из зерна фузариозной пшеницы в Краснодарском крае // Доклады ВАСХНИЛ. – 1990. – № 11. – С. 40–45.

Малиновская Л.С., Пирязева Е.А., Кислякова О.С. Выявление доминантных видов рода Fusarium в зерне из различных регионов РФ // Успехи медицинской микологии. Материалы Второго Всероссийского Конгресса по медицинской микологии. – М., 2004. – № 3. – С. 278–280.

Наумов Н.А. Пьяный хлеб. Наблюдения над несколькими видами рода Fusarium / Труды бюро по микологии и фитопатологии ученого комитета. – Петроград, 1916. – 216 с.

Пальчевский А. Болезни культурных злаков Южно-Уссурийского края. – СПб., 1891. – 40 с.

Пирязева Е.А., Малиновская Л.С. Распространенность грибов рода Fusarium Link, поражающих зерно хлебных злаков в различных регионах Восточной Сибири // Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии. – 2009. – № 2. – С. 14–19.

Портянкин Д.Е., Терехова В.А., Левитин М.М. Изучение популяционной изменчивости возбудителя фузариозного увядания льна в Белоруссии // Микология и фитопатология. – 1988. – Т. 22, Вып. 4. – С. 362–368.

Проничева Л.Л. Фузариоз пшеницы в Азово-Черноморском крае в 1934 г. и оценка его вредоносности // Защита растений. – 1935. – № 9. – С. 129–137.

Саркисов А.Х. Перезимовавшие под снегом зерновые культуры. – М. : Изд-во Мин. сел.-хоз. СССР, 1948. – 108 с.

Семенов А.Я., Мухина М.Ю., Горденко В.И. Видовой состав микроскопических грибов на семенах озимой ржи в Горьковской области // Бюллетень ВИЗР. – 1988. – № 70. – С. 84–87.

Семенов А.Я., Потлайчук В.И. Болезни семян полевых культур. – Л. : Колос, 1982. – 128 с.

Тупеневич С.М. Фузариоз пшеницы и результаты его изучения // Труды Воронежской станции защиты растений. – 1936. – Т. 1, № 12. – С. 130.

Шипилова Н.П., Гагкаева Т.Ю. Фузариоз колоса и зерна в северо-западном регионе России // Защита растений. – 1992. – № 11. – С. 7–8.

Ячевский А.А. О пьяном хлеб. // Бюллетень о заболевании. – 1904. – № 11. – С. 89–92.

Ячевский А.А. К филогенетике грибов // Юбилейный сборник, посвященный И.П. Бородину / Под ред. А.А. Ячевского. – Л., 1927. – С. 143–179.

Aoki T., O’Donnell K., Homma Y., Lattanzi A.R. Sudden-death syndrome of soybean is caused by two morphologically and phylogenetically distinct species within the Fusarium solani species complex – F. virguliforme in North America and F. tucumaniae in South America // Mycologia. – 2003. – Vol. 95, N 4. – P. 660–684.

Backhouse D., Burgess L.W., Summerell B. Biogeography of Fusarium // Fusarium. Paul E. Nelson Memorial Symposium. St. Paul: APS Press, 2001. – P. 122–137.

Bottalico A., Perrone G. Toxigenic Fusarium species and mycotoxins associated with head blight in small-grain cereals in Europe // Eur. J. Plant Pathol. – 2002. – Vol. 108. – P. 611–624.

Chakraborty S., Newton A.C. Climate change, plant diseases and food security: an overview // Plant Pathology. – 2011. – Vol. 60, N 1. – P. 2–14.

Coleman J.J., Rounsley S.D., RodriguezCarres M. et al. The genome of Nectria haematococca: contribution of supernumerary chromosomes to gene expansion // PLoS Genet. – 2009. – Vol. 5(8). – e1000618. doi:10.1371/ journal.pgen.

De Nijs M., Stentor P., Delfgou-Van Asch E. et al. Fungal infection and presence of DON and zearalenone in cereals grown in the Netherlands // J. Food Protection. – 1996. – Vol. 59. – P. 772–777.

Gale L. R., Harrison S.A., Ward T.J. et al. Nivalenol-type populations of Fusarium graminearum and F. asiaticum are prevalent on wheat in southern Louisiana // Phytopathol. – 2011. – Vol. 101 – P. 124–134.

Gavrilova O., Gagkaeva T., Burkin A., Kononenko G. Characterization of Fusarium langsethiae isolates originated from different regions of Russia and North Europe. Book of Abstracts 11th European Fusarium Seminar «FusariumMycotoxins, Taxonomy, Pathogenicity and Host Resistance», 20–23 September 2010. Radzikow, 2010. – P. 129–130.

Infantino A., Pucco N., Conca G., Santori A. First Report of Fusarium langsethiae on durum wheat kernels in Italy // Plant Dis. – 2007. – Vol. 91. – P. 1362.

Kachuei R., Yadegari M.H., Rezaie S. et al. Investigation of stored mycoflora, reporting the Fusarium cf. langsethiae in three provinces of Iran during 2007 // Ann. Microbiol. – 2009. – Vol. 59. – Р. 383–390.

Kriel W.M., Pretorius Z.A. Fusarium head blight: a summary of the South African situation // Proc. of National Fusarium Head Blight (NFHB) Forum 1113 December 2005. USA, 2005. – P. 243–245.

Kuppler A.L. de, Steiner U., Sulyok M. et al. Genotyping and phenotyping of Fusarium graminearum isolates from Germany related to their mycotoxin biosynthesis // Int. J. Food Microbiol. – 2011. – Vol. 151 – P. 78–86. 43

Kwaona H., Chelkowski J. Occurrence of Fusarium crookwellense in Poland // Acta Mycologica. – 1988. – Vol. 24. – P. 173–177.

Leslie J.F., Summerell B.A. The Fusarium laboratory manual. – Blackwell, 2006. – 388 p.

Logrieco A., Bottalico A., Mule G. et al. Epidemiology of toxigenic fungi and their associated mycotoxins for some Mediterranean crops // Eur. J. Plant Pathol. – 2003. – Vol. 109. – P. 645–667.

Lukanowski A., Lenc L., Sadowski C. First report on the occurrence of Fusarium langsethiae isolated from wheat kernels in Poland // Plant Dis. – 2008. – Vol. 92. – P. 488.

Michielse C. B., Rep M. Pathogen profile update: Fusarium oxysporum // Mol. Plant Pathol. – 2009. – Vol. 10. – P. 311–324.

Miller J.D., Apsimon J.W., Blackwell B.A. et al. Deoxynivalenol: A 25 year perspective on a trichothecene of agricultural importance // Fusarium. Paul E. Nelson Memorial Symposium. – St. Paul: APS PRESS, 2001. – P. 310–320.

Mirocha Ch.J., Xie W., Filho E.R. Chemistry and detection of Fusarium mycotoxins // Fusarium head blight of wheat and barley. – St. Paul: APS PRESS, 2003. – P. 144–164.

Ndoye M., Zhang J.-B., Wang J.-H. et al. Nivalenol and 15-acetyldeoxynivalenol chemotypes of Fusarium graminearum clade species are prevalent on maize throughout China // J. Phytopat. – 2012. – Vol. 160. – P. 519–524.

Nicholson P., Chandler E., Draeger R.C. et al. Molecular tools to study epidemiology and toxicology of Fusarium head blight of cereals // Eur. J. Plant Pathol. – 2003. – Vol. 109. – P. 691–703.

Nyvall R.F., Percich J.A., Mirocha C.J. Fusarium head blight of cultivated and natural wild rice (Zizania palustris) in Minnesota caused by Fusarium graminearum and associated Fusarium spp. // Plant Dis. – 1999. – Vol. 83. – P. 159 –164.

O’Donnell K. Molecular phylogeny of the Nectria haematococcaFusarium solani species complex // Mycologia. – 2000. – Vol. 92 – P. 919– 938.

O’Donnell K., Kistler H. C., Tacke B.K., Casper H.H. Gene genealogies reveal global phylogeographic structure and reproductive isolation among lineages of Fusarium graminearum, the fungus causing wheat scab // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 2000. – Vol. 97. – P. 7905–7910.

O’Donnell K., Ward T. J., Aberra D. et al. Multilocus genotyping and molecular phylogenetics resolve a novel head blight pathogen within the Fusarium graminearum species complex from Ethiopia // Fungal Genet. Biol. – 2008. – Vol. 45. – P. 1514–1522.

O’Donnell K., Ward T. J., Geiser D. M. et al. Genealogical concordance between mating type locus and seven other nuclear genes supports formal recognition of nine phylogenetically distinct species within the Fusarium graminearum clade // Fungal Genet. Biol. – 2004. – Vol. 41. – P. 600–623.

Obst A., Gnther B., Beck R. et al. Weather conditions conducive to Gibberella zeae and Fusarium graminearum head blight of wheat // J. Appl. Genet. – 2002. – Vol. 43A. – P. 185–192. 44

Parry D. W., Jenkins P., McLeod L. Fusarium ear blight (scab) in small grain cereals – a review // Plant Pathol. – 1995. – Vol. 44. – P. 207– 238.

Roos J., Hopkins R., Kvarnheden A., Dixelius Ch. The impact of global warming on plant diseases and insect vectors in Sweden // Eur. J. Plant Pathol. – 2011. – Vol. 129. – P. 9–19.

Rosen G. Suomalaisina It-Karjalassa: sotilashallinnon ja Suomen Punaisen Ristin yhteistoiminta 1941–1944. – Helsinki, 1998. – 274 s.

Sangalang A.E., Burgess L.W., Backhouse D. et al. Mycogeography of Fusarium species in soils from tropical, arid and Mediterranean regions of Australia. Mycol. Res. – 1995. – Vol. 60. – P. 1233–1235.

Sarver B.A.J., Ward T.J., Gale L.R. et al. Novel Fusarium head blight pathogens from Nepal and Louisiana revealed by multilocus genealogical concordance // Fungal Genet. Biol. – 2011. – Vol. 48. – P. 1096–1107.

Scauflaire J., Gourgue M., Munaut F. Fusarium temperatum sp. nov. from maize, an emergent species closely related to Fusarium subglutinans // Mycologia. – 2011. – Vol. 103. – P. 586597.

Scherm B., Balmas V., Spanu F. et al. Fusarium culmorum: causal agent of foot and root rot and head blight on wheat // Mol. Plant Pathol. – 2012. – P. 1–19.

Schmale D.G., Ross S.D., Fetters T.L. et al. Isolates of Fusarium graminearum collected 40– 320 meters above ground level cause Fusarium head blight in wheat and produce trichothecene mycotoxins // Aerobiologia. – 2012. – Vol. 28. – P. 1–11.

robrov A., likov S., udyova V. Diversity of the Fusarium species associated with head and seedling blight on wheat in Slovakia // Biologia. – 2008. – Vol. 63. – P. 332–337.

Starkey D.E., Ward T.J., Aoki T. et al. Global molecular surveillance reveals novel Fusarium head blight species and trichothecene toxin diversity // Fungal Genet. Biol. – 2007. – Vol. 44. – P. 1191–1204.

Stepien L., Popiel D., Koczyk G., Cehlkowsky J. Wheat-infecting Fusarium species in Poland – their chemotypes and frequencies revealed by PCR assay // J. Appl. Gen. – 2008. – Vol. 49. – P. 433–441.

Sugiura Y., Saito H., Tanaka T. et al. Fusarium crookwellense, a newly isolated fungus from wheat in Japan: its mycotoxin production and pathogenicity to wheat and barley // Mycoscience. – 1994. – Vol. 35. – P. 77–82.

Summerell B.A., Laurence M.H., Liew E.C. Y., Leslie J.F. Biogeography and phylogeography of Fusarium: a review // Fungal Diversity. – 2010. – Vol. 44. – P. 3–13.

Tan M.K., Simpfendorfer S., Backhouse D., Murray G.M. Occurrence of Fusarium head blight (FHB) in southern NSW in 2000: identification of causal fungi and determination of putative chemotype of Fusarium graminearum isolates by PCR // Austral. Plant Pathol. – 2004. – Vol. 33. – P. 385–392.

Torp M., Langseth W. Production of T-2 toxin by a Fusarium resembling Fusarium poae // Mycopathologia. – 1999. – Vol. 147. – P. 89–96.

Torp M., Nirenberg H.I. Fusarium langsethiae sp. nov. on cereals in Europe // Intern. J. Food Microbiol. – 2004. – Vol. 95. – P. 247–256.

Ueno Y. Ceneral toxicity // Trichothecenes: chemical, biological and toxicological aspects. – Amsterdam, 1983. – P. 135–146.

Waalwijk C., Kastelein P., de Vries I. et al. Major changes in Fusarium spp. in the Netherlands // Eur. J. Plant Pathol. – 2003. – Vol. 109. – P. 743–754.

Ward T.J., Clear R., Rooney A. et al. An adaptive evolutionary shift in Fusarium head blight pathogen populations is driving the rapid spread of more toxigenic Fusarium gramienarum in North America // Fungal Genet. Biol. – 2008. – Vol. 45. – P. 473–484.

Wilson A., Simpson D., Chandler E. et al. Development of PCR assays for the detection and differentiation of Fusarium sporotrichioides and Fusarium langsethiae // FEMS Microbiol. Lett. – 2004. – Vol. 233. – P. 69–76.

Xu X. M., Parry D.W., Nicholson P. et al. Predominance and association of pathogenic fungi causing Fusarium ear blight in wheat in four European countries // Eur. J. Plant Pathol. – 2005. – Vol. 112. – P. 143–154.

Yli-Mattila T., Gagkaeva T. Molecular chemotyping of Fusarium graminearum, F. culmorum, and F. cerealis isolates from Finland and Russia // Molecular Identification of Fungi / Y. Gherbawy and K. Voigt (Eds). – Berlin-Heidelberg : Springer, 2010. – P. 159–177.

Yli-Mattila T., Gagkaeva T., Ward T.J. et al. A novel Asian clade within the Fusarium graminearum species complex includes a newly discovered cereal head blight pathogen from the Far East of Russia // Mycologia. – 2009. – Vol. 101, N 6. – P. 841–852.

Yli-Mattila T., Paavanen-Huhtala S., Parikka P. et al. Molecular and morphological diversity of Fusarium species in Finland and northwestern Russia // Eur. J. Plant Pathol. – 2004. – Vol. 110. – P. 573–585.

Yli-Mattila T., Ward T.J., O’Donnell K. et al. Fusarium sibiricum sp. nov., a novel type A trichothecene-producing Fusarium from northern Asia closely related to F. sporotrichioides and F. langsethiae // Int. J. Food Microbiology. – 2011. – Vol. 147. – P. 58–68.

Zeller K.A., Summerell B.A., Bullock S., Leslie J.F. Gibberella konza (Fusarium konzum) sp. nov. from prairie grasses, a new species in the Gibberella fujikuroi species complex // Mycologia. – 2003. – Vol. 96, N 5. – P. 943–954.

Zhang N., O’Donnell K., Sutton D.A., Nalim F.A. et al. Members of the Fusarium solani species complex that cause infections in both humans and plants are common in the environment // J. Clinical Microbiol. – 2006. – Vol. 44. – P. 2186–2190. 45




DOI: http://dx.doi.org/10.24855/biosfera.v6i1.202

© ФОНД НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ "XXI ВЕК"