Zawartość deoksyniwalenolu w ziarniakach pszenicy wykazujących różne poziomy uszkodzeń spowodowanych przez Fusarium culmorum
Piotr Ochodzki
Plant Breeding and Acclimatization Institute - National Research Institute (Poland)
https://orcid.org/0000-0003-3228-0783
Tomasz Góral
t.goral@ihar.edu.plInstytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy (Poland)
https://orcid.org/0000-0001-9130-6109
Abstrakt
Badano zawartość toksyny fuzaryjnej deoksyniwalenolu (DON) w ziarnie czterech odmian pszenicy ozimej różniących się podatnością na fuzariozę kłosów. Kłosy pszenicy inokulowane były zarodnikami Fusarium culmorum. Oceniano stopień uszkodzenia ziarniaków przez Fusarium, a następnie próby ziarna dzielono na frakcje: ziarniaki zdrowe, ziarniaki zdrowe pomarszczone, ziarniaki normalnej wielkości przebarwione (białe), ziarniaki przebarwione (białe, różowe) pomarszczone. Najwyższą zawartość DON stwierdzono we frakcji ziarniaków przebarwionych pomarszczonych czyli najsilniej uszkodzonych przez Fusarium. Była ona od 16 do 47 razy wyższa niż we frakcji ziarniaków zdrowych, zależnie od odmiany. W tej frakcji znajdowało się od 54 do 91% DON zawartego w całej próbie ziarna. Znaczną zawartość DON stwierdzono również w przebarwionych ziarniakach normalnej wielkości, których masa tysiąca ziarniaków była zbliżona do masy ziarniaków zdrowych. Frakcję ziarniaków zdrowych podzielono na dwie części na podstawie obserwacji fluorescencji w świetle UV. We frakcji ziarniaków wykazujących fluorescencję zawartość DON był trzykrotnie wyższa.
Słowa kluczowe:
fuzarioza kłosów, mykotoksyny, ziarno, ziarniaki uszkodzone przez FusariumBibliografia
Alisaac, E., Behmann, J., Rathgeb, A., Karlovsky, P., Dehne, H.-W., Mahlein, A.-K., 2019. Assessment of Fusarium infection and mycotoxin contamination of wheat kernels and flour using hyperspectral imaging. Toxins 11, 556. https://doi.org/10.3390/toxins11100556
Google Scholar
Anonymous, 2006. Commission Regulation (EC) No 1881/2006 of 19 December 2006 setting maximum levels for certain contaminants in foodstuffs. Off. J. Eur. Union L364, 5–24.
Google Scholar
Argyris, J., Van Sanford, D., TeKrony, D., 2003. Fusarium graminearum infection during wheat seed development and its effect on seed quality. Crop Sci. 43, 1782–1788. https://doi.org/10.2135/cropsci2003.1782
Google Scholar
Bakker, M.G., Brown, D.W., Kelly, A.C., Kim, H.S., Kurtzman, C.P., Mccormick, S.P., O’Donnell, K.L., Proctor, R.H., Vaughan, M.M., Ward, T.J., 2018. Fusarium mycotoxins: a trans-disciplinary overview. Can. J. Plant Pathol. 40, 161–171. https://doi.org/10.1080/07060661.2018.1433720
Google Scholar
Beyer, M., Pogoda, F., Ronellenfitsch, F.K., Hoffmann, L., Udelhoven, T., 2010. Estimating deoxynivalenol contents of wheat samples containing different levels of Fusarium-damaged kernels by diffuse reflectance spectrometry and partial least square regression. Int. J. Food Microbiol. 142, 370–4. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2010.07.016
Google Scholar
Bottalico, A., Perrone, G., 2002. Toxigenic Fusarium species and mycotoxins associated with head blight in small-grain cereals in Europe. Eur. J. Plant Pathol. 108, 611–624. https://doi.org/10.1023/a:1020635214971
Google Scholar
Boutigny, A.-L., Richard-Forget, F., Barreau, C., 2008. Natural mechanisms for cereal resistance to the accumulation of Fusarium trichothecenes. Eur. J. Plant Pathol. 121, 411–423. https://doi.org/10.1007/s10658-007-9266-x
Google Scholar
Brodal, G., Aamot, H.U., Almvik, M., Hofgaard, I.S., 2020. Removal of small kernels reduces the content of Fusarium mycotoxins in oat grain. Toxins 12. https://doi.org/10.3390/toxins12050346
Google Scholar
Buerstmayr, H., Lemmens, M., 2015. Breeding healthy cereals: genetic improvement of Fusarium resistance and consequences for mycotoxins. World Mycotoxin J. 8, 591–602. https://doi.org/10.3920/wmj2015.1889
Google Scholar
Buerstmayr, H., Lemmens, M., Berlakovich, S., Ruckenbauer, P., 1999. Combining ability of resistance to head blight caused by Fusarium culmorum (W.G. Smith) in the F1 of a seven parent diallel of winter wheat (Triticum aestivum L.). Euphytica 110, 199–206. https://doi.org/10.1023/a:1003757002052
Google Scholar
Chavez, R.A., Opit, G., Opoku, B., Stasiewicz, M.J., 2023. Spectral kernel sorting based on high-risk visual features associated with mycotoxin contamination reduces aflatoxin and fumonisin contamination in maize from Ghana. Food Control 151, 109788. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2023.109788
Google Scholar
Cheli, F., Pinotti, L., Rossi, L., Dell’Orto, V., 2013. Effect of milling procedures on mycotoxin distribution in wheat fractions: A review. LWT - Food Sci. Technol. 54, 307–314. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2013.05.040
Google Scholar
Delwiche, S.R., 2008. High-speed bichromatic inspection of wheat kernels for mold and color class using high-power pulsed LEDs. Sens. Instrum. Food Qual. Saf. 2, 103–110. https://doi.org/10.1007/s11694-008-9037-1
Google Scholar
Dowell, F.E., Ram, M.S., Seitz, L.M., 1999. Predicting scab, vomitoxin, and ergosterol in single wheat kernels using near-infrared spectroscopy. Cereal Chem. 76, 573–576. https://doi.org/10.1094/cchem.1999.76.4.573
Google Scholar
Foroud, N.A., Eudes, F., 2009. Trichothecenes in cereal grains. Int. J. Mol. Sci. 10, 147–173. https://doi.org/10.3390/ijms10010147
Google Scholar
Góral, T., Walentyn-Góral, D., 2018. Zróżnicowanie podatności odmian pszenicy ozimej i jarej na fuzariozę kłosów badanych w latach 2009–2016. Biul. Inst. Hod. i Aklim. Roślin 284, 3–11. https://doi.org/10.37317/biul-2018-0001
Google Scholar
Góral, T., Wiśniewska, H., Ochodzki, P., Nielsen, L.K., Walentyn-Góral, D., Stępień, Ł., 2019. Relationship between Fusarium head blight, kernel damage, concentration of Fusarium biomass, and Fusarium toxins in grain of winter wheat inoculated with Fusarium culmorum. Toxins 11, 2. https://doi.org/10.3390/toxins11010002
Google Scholar
Góral, T., Wiśniewska, H., Ochodzki, P., Twardawska, A., Walentyn-Góral, D., 2021. Resistance to Fusarium head blight, kernel damage, and concentration of Fusarium mycotoxins in grain of winter triticale (x Triticosecale Wittmack) lines. Agronomy 11, 16. https://doi.org/10.3390/agronomy11010016
Google Scholar
Góral, T., Wiśniewska, H., Ochodzki, P., Walentyn-Góral, D., Kwiatek, M., 2013. Reaction of winter triticale breeding lines to Fusarium head blight and accumulation of Fusarium metabolites in grain in two environments under drought conditions. Cereal Res. Commun. 41, 106–115. https://doi.org/10.1556/crc.2012.0028
Google Scholar
Goswami, R.S., Kistler, H.C., 2004. Heading for disaster: Fusarium graminearum on cereal crops. Mol. Plant Pathol. 5, 515–525. https://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2004.00252.X
Google Scholar
György, A., Tóth, B., Varga, M., Mesterhazy, A., 2020. Methodical considerations and resistance evaluation against Fusarium graminearum and F. culmorum head blight in wheat. part 3. Susceptibility window and resistance expression. Microorganisms 8. https://doi.org/10.3390/microorganisms8050627
Google Scholar
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. Nutr. 1, 1–14. https://doi.org/10.1186/s43014-019-0007-2
Google Scholar
Kautzman, M.E., Wickstrom, M.L., Scott, T.A., 2015. The use of near-infrared transmittance kernel sorting technology to salvage high-quality grain from grain downgraded due to Fusarium damage. Anim. Nutr. 1, 41–46. https://doi.org/10.1016/j.aninu.2015.02.007
Google Scholar
Lancova, K., Hajslova, J., Kostelanska, M., Kohoutkova, J., Nedelnik, J., Moravcova, H., Vanova, M., 2008. Fate of trichothecene mycotoxins during the processing: milling and baking. Food Addit. Contam. Part A. Chem. Anal. Control. Expo. Risk Assess. 25, 650–659. https://doi.org/10.1080/02652030701660536
Google Scholar
Liu, W., Langseth, W., Skinnes, H., Elen, O.N., Sundheim, L., 1997. Comparison of visual head blight ratings, seed infection levels, and deoxynivalenol production for assessment of resistance in cereals inoculated with Fusarium culmorum. Eur. J. Plant Pathol. https://doi.org/10.1023/A:1008693213656
Google Scholar
Mesterhazy, A., 1995. Types and components of resistance to Fusarium head blight of wheat. Plant Breed. 114, 377–386. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.1995.tb00816.x
Google Scholar
Mesterházy, Á., Bartók, T., Mirocha, C.G., Komoróczy, R., 1999. Nature of wheat resistance to Fusarium head blight and the role of deoxynivalenol for breeding. Plant Breed. 118, 97–110. https://doi.org/10.1046/j.1439-0523.1999.118002097.x
Google Scholar
Miedaner, T., 1997. Breeding wheat and rye for resistance to Fusarium diseases. Plant Breed. 116, 201–220. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.1997.tb00985.x
Google Scholar
Nadimi, M., Saccon, F.A.M., Elrewainy, A., Parcey, D., Sherif, S.S., Paliwal, J., 2023. Investigation of Fusarium damage in wheat using hyperspectral imaging: An independent component analysis approach. J. Near Infrared Spectrosc. https://doi.org/10.1177/09670335231202258
Google Scholar
Neuhof, T., Koch, M., Rasenko, T., Nehls, I., 2008. Distribution of trichothecenes, zearalenone, and ergosterol in a fractionated wheat harvest lot. J. Agric. Food Chem. 56, 7566–71. https://doi.org/10.1021/jf800971q
Google Scholar
Ochodzki, P., Góral, T., 2006. Production of mycotoxins by selected Fusarium graminearum and F. culmorum isolates cultured on rice and wheat, in: Conference Papers of 28. Mykotoxin-Workshop. Bydgoszcz, Poland, 29-31 May, p. 73.
Google Scholar
Ollier, M., Talle, V., Brisset, A.-L., Le Bihan, Z., Duerr, S., Lemmens, M., Goudemand, E., Robert, O., Hilbert, J.-L., Buerstmayr, H., 2018. Whitened kernel surface: A fast and reliable method for assessing Fusarium severity on cereal grains by digital picture analysis. Plant Breed. https://doi.org/10.1111/pbr.12667
Google Scholar
Pascale, M., Logrieco, A.F., Lippolis, V., De Girolamo, A., Cervellieri, S., Lattanzio, V.M.T., Ciasca, B., Vega, A., Reichel, M., Graeber, M., Slettengren, K., 2022. Industrial-scale cleaning solutions for the reduction of Fusarium toxins in maize. https://doi.org/10.3390/toxins14110728
Google Scholar
Paul, P.A., Lipps, P.E., Madden, L. V., 2006. Meta-analysis of regression coefficients for the relationship between Fusarium head blight and deoxynivalenol content of wheat. Phytopathology 96, 951–961. https://doi.org/10.1094/phyto-96-0951
Google Scholar
Paul, P.A., Lipps, P.E., Madden, L. V., 2005. Relationship between visual estimates of Fusarium head blight intensity and deoxynivalenol accumulation in harvested wheat grain: A meta-analysis. Phytopathology 95, 1225–1236. https://doi.org/10.1094/phyto-95-1225
Google Scholar
Peiris, K.H.S., Pumphrey, M.O., Dong, Y., Maghirang, E.B., Berzonsky, W., Dowell, F.E., 2010. Near-infrared spectroscopic method for identification of Fusarium head blight damage and prediction of deoxynivalenol in single wheat kernels. Cereal Chem. 87, 511–517. https://doi.org/10.1094/cchem-01-10-0006
Google Scholar
Peng, W.X., Marchal, J.L.M., van der Poel, A.F.B., 2018. Strategies to prevent and reduce mycotoxins for compound feed manufacturing. Anim. Feed Sci. Technol. 237, 129–153. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2018.01.017
Google Scholar
Perkowski, J., Kiecana, I., Kaczmarek, Z., 2003. Natural occurrence and distribution of Fusarium toxins in contaminated barley cultivars. Eur. J. Plant Pathol. 109, 331–339. https://doi.org/10.1023/A:1023547210060
Google Scholar
Schaarschmidt, S., Fauhl-Hassek, C., 2018. The fate of mycotoxins during the processing of wheat for human consumption. Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 17, 556–593. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12338
Google Scholar
Siuda, R., Balcerowska, G., Sadowski, C., 2006. Comparison of the usability of different spectral ranges within the near ultraviolet, visible and near-infrared ranges (UV-VIS-NIR) region for the determination of the content of scab-damaged component in blended samples of ground wheat. Food Addit. Contam. 23, 1201–1207. https://doi.org/10.1080/02652030600699304
Google Scholar
Tatzer, P., Wolf, M., Panner, T., 2005. Industrial application for inline material sorting using hyperspectral imaging in the NIR range. Real-Time Imaging 11, 99–107. https://doi.org/10.1016/j.rti.2005.04.003
Google Scholar
Tibola, C.S., Fernandes, J.M.C., Guarienti, E.M., 2016. Effect of cleaning, sorting and milling processes in wheat mycotoxin content. Food Control 60, 174–179. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2015.07.031
Google Scholar
Autorzy
Piotr OchodzkiPlant Breeding and Acclimatization Institute - National Research Institute Poland
https://orcid.org/0000-0003-3228-0783
Autorzy
Tomasz Góralt.goral@ihar.edu.pl
Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy Poland
https://orcid.org/0000-0001-9130-6109
Statystyki
Abstract views: 165PDF downloads: 108
Licencja
Prawa autorskie (c) 2023 Tomasz Góral, Piotr Ochodzki
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Z chwilą przekazania artykułu, Autorzy udzielają Wydawcy niewyłącznej i nieodpłatnej licencji na korzystanie z artykułu przez czas nieokreślony na terytorium całego świata na następujących polach eksploatacji:
- Wytwarzanie i zwielokrotnianie określoną techniką egzemplarzy artykułu, w tym techniką drukarską oraz techniką cyfrową.
- Wprowadzanie do obrotu, użyczenie lub najem oryginału albo egzemplarzy artykułu.
- Publiczne wykonanie, wystawienie, wyświetlenie, odtworzenie oraz nadawanie i reemitowanie, a także publiczne udostępnianie artykułu w taki sposób, aby każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i w czasie przez siebie wybranym.
- Włączenie artykułu w skład utworu zbiorowego.
- Wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej na platformy elektroniczne lub inne wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej do Internetu, lub innej sieci.
- Rozpowszechnianie artykułu w postaci elektronicznej w internecie lub innej sieci, w pracy zbiorowej jak również samodzielnie.
- Udostępnianie artykułu w wersji elektronicznej w taki sposób, by każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i czasie przez siebie wybranym, w szczególności za pośrednictwem Internetu.
Autorzy poprzez przesłanie wniosku o publikację:
- Wyrażają zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie,
- Wyrażają zgodę na nadanie publikacji DOI (Digital Object Identifier),
- Zobowiązują się do przestrzegania kodeksu etycznego wydawnictwa zgodnego z wytycznymi Komitetu do spraw Etyki Publikacyjnej COPE (ang. Committee on Publication Ethics), (http://ihar.edu.pl/biblioteka_i_wydawnictwa.php),
- Wyrażają zgodę na udostępniane artykułu w formie elektronicznej na mocy licencji CC BY-SA 4.0, w otwartym dostępie (open access),
- Wyrażają zgodę na wysyłanie metadanych artykułu do komercyjnych i niekomercyjnych baz danych indeksujących czasopisma.
Inne teksty tego samego autora
- Halina Wiśniewska, Tomasz Góral, Piotr Ochodzki, Dorota Walentyn-Góral, Michał Kwiatek, Maciej Majka, Iga Grzeszczak, Jolanta Belter, Zofia Banaszak, Mirosław Pojmaj, Danuta Kurleto, Marcin Konieczny, Grzegorz Budzianowski, Alicja Cicha, Kazimierz Paizert, Henryk Woś, Odporność rodów hodowlanych pszenżyta ozimego na fuzariozę kłosów , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 271 (2014): Wydanie regularne
- Tomasz Góral, Piotr Ochodzki, Dorota Walentyn-Góral, Jolanta Belter, Maciej Majka, Michał Kwiatek, Halina Wiśniewska, Jerzy Bogacki, Tdeusz Drzazga, Bogusława Ługowska, Przemysław Matysik, Edward Witkowski, Krzysztof Rubrucki, Urszula Woźna-Pawlak, Odporność genotypów pszenicy ozimej na fuzariozę kłosów i akumulację toksyn fuzaryjnych w ziarnie scharakteryzowana za pomocą różnych typów odporności , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 276 (2015): Wydanie regularne
- Tomasz Góral, Kinga Stuper-Szablewska, Anna Przybylska, Anna Matysik, Juliusz Perkowski, Wpływ inokulacji grzybami z rodzaju Fusarium na zawartość beta-sitosterolu w ziarnie różnych odmian pszenicy ozimej , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 281 (2017): Wydanie regularne
- Tomasz Góral, Dorota Walentyn-Góral, Odporność odmian i linii pszenicy jarej na fuzariozę kłosów powodowaną przez grzyb Fusarium culmorum , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 271 (2014): Wydanie regularne
- Elżbieta Czembor, Magdalena Matusiak, Piotr Ochodzki, Odporność mieszańców kukurydzy na fuzariozę kolb powodowaną przez Fusarium graminearum i F. verticillioides w Polsce w latach 2008–2009 , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 270 (2013): Wydanie regularne
- Halina Wiśniewska, Tomasz Góral, Piotr Ochodzki, Dorota Walentyn-Góral, Michał Kwiatek, Maciej Majka, Jolanta Belter, Zofia Banaszak, Mirosław Pojmaj, Danuta Kurleto, Marcin Konieczny, Grzegorz Budzianowski, Alicja Cicha, Kazimierz Paizert, Henryk Woś, Odporność rodów hodowlanych pszenżyta ozimego na infekcję kłosa grzybem Fusarium culmoru , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 276 (2015): Wydanie regularne
- Tomasz Góral, Piotr Ochodzki, Dorota Walentyn-Góral, Linda K. Nielsen, Annemarie F. Justesen, Lisa N. Jørgensen, Wpływ przedplonu oraz warunków pogodowych na porażenie kłosów pszenicy jarej przez grzyby z rodzaju Fusarium oraz zawartość mikotoksyn w ziarnie , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 265 (2012): Wydanie regularne
- Monika Żurek, Piotr Ochodzki, Barbara Wiewióra, Ocena zawartości ergowaliny w trawach runi wybranych trwałych użytków zielonych na terenie województwa mazowieckiego , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 257/258 (2010): Wydanie regularne
- Danuta Boros, Piotr Ochodzki, Wspomnienie - Profesor Dr Hab. Maria Rakowska , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 277 (2015): Wydanie regularne
- Tomasz Góral, Ocena odporności rodów pszenicy i pszenżyta na fuzariozę kłosów, pleśń śniegową i rdzę brunatną w Radzikowie w 2006 roku , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 246 (2007): Wydanie regularne
