Fuzarioza kłosów oraz akumulacja toksyn fuzaryjnych w ziarnie rodów hodowlanych pszenicy ozimej
Fusarium head blight and Fusarium toxins accumulation in grain of breeding lines of winter wheat
Abstrakt
Odporność na fuzariozę kłosów genotypów pszenicy testowana była w warunkach polowych w IHAR — PIB Radzików oraz w IGR PAN w Poznaniu (pole doświadczalne w Cerekwicy). Kłosy inokulowane były izolatami Fusarium culmorum. Potwierdzono odporność na fuzariozę kłosów warunkach polowych (typ odporności I+II) większości genotypów z kolekcji form odpornych. Uzyskano wysokie wartości (0,613–0,775) współczynników korelacji indeksów fuzariozy kłosów dla genotypów odpornych badanych w latach 2014–2016. Nie było istotnej zależności pomiędzy odpornością typu I i typu II. Odporności typu I i II słabo korelowały z indeksem fuzariozy kłosów z doświadczenia polowego, wyższe były współczynniki korelacji indeksów fuzariozy kłosów ze średnią odpornością obu typów. Badane genotypy wykazały zróżnicowaną odporność na uszkodzenie ziarniaków przez Fusarium (typ III). Indeks fuzariozy kłosów wysoce istotnie korelował z uszkodzeniem ziarniaków pszenicy. Fuzarioza kłosów powodowała redukcję plonu ziarna z kłosa (typ IV odporności). Stwierdzono istotne korelacje indeksu fuzariozy kłosów i uszkodzenia ziarniaków z redukcją plonu ziarna. Zidentyfikowano genotypy o łączące typy odporności I+II, III i IV. Badane genotypy wykazały zróżnicowaną odporność na akumulację toksyn fuzaryjnych (trichoteceny B, zearalenon) w ziarnie (typ V). Zidentyfikowano genotypy pszenicy wykazujące odporność typu V. Indeks fuzariozy kłosów, stopień uszkodzenia ziarniaków oraz zawartość ergosterolu (ilościowy miernik zawartości grzybni w ziarnie) korelowały wysoce istotnie z zawartością trichotecenów w ziarnie. Korelacja indeksu fuzariozy kłosów, stopnia uszkodzenia ziarniaków oraz zawartości ergosterolu była słabsza w przypadku zearalenonu. Zidentyfikowano genotypy łączące podwyższony poziom odporności różnego typu.
Słowa kluczowe
Fusarium culmorum; fuzarioza kłosów; pszenica; trichoteceny; zearalenon
Bibliografia
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.
Bechtel D. B., Kaleikau L. A., Gaines R. L., Seitz L. M. 1985. The effects of Fusarium graminearum infection on wheat kernels. Cereal Chem. 62: 191 — 197.
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: 998 — 1003.
Bottalico A. 1998. Fusarium diseases of cereals: Species complex and related mycotoxin profiles, in Europe. J. Plant Pathol. 80: 85 — 103.
Buerstmayr H., Ban T., Anderson J. A. 2009. QTL mapping and marker-assisted selection for Fusarium head blight resistance in wheat: A review. Plant Breed. 128: 1 — 26.
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 dialler of winter wheat (Triticum aestivum L.). Euphytica 110: 199 — 206.
Buerstmayr H., Lemmens M., Hartl L., Doldi L., Steiner B., Stierschneider M., Ruckenbauer P. 2002. Molecular mapping of QTLs for Fusarium head blight resistance in spring wheat. I. Resistance to fungal spread (Type II resistance). Theor. Appl. Genet. 104: 84 — 91.
Buerstmayr H., Steiner B., Hartl L., Griesser M., Angerer N., Lengauer D., Miedaner T., Schneider B., Lemmens M. 2003. Molecular mapping of QTLs for Fusarium head blight resistance in spring wheat. II. Resistance to fungal penetration and spread. Theor. Appl. Genet. 107: 503 — 508.
Buerstmayr H., Lemmens M., Schmolke M., Zimmermann G., Hartl L., Mascher F., Trottet M., Gosman N. E., Nicholson P. 2008. Multi-environment evaluation of level and stability of FHB resistance among parental lines and selected offspring derived from several European winter wheat mapping populations. Plant Breeding 127: 325 — 332.
Burlakoti R. R., Mergoum M., Kianian S.F., Adhikari T. B. 2010. Combining different resistance components enhances resistance to Fusarium head blight in spring wheat. Euphytica 172: 197 — 205.
Bushnell W. R. 2001. What is known about infection pathways in Fusarium head blight? In S. Canty et al. (ed.) Proceedings of the 2001 National Fusarium Head Blight Forum. Kinko's, Okemos, MI, USA, p.: 105.
Chelkowski J. 1998. Distribution of Fusarium species and their mycotoxins in cereal grains. In: Sinha, K. K., Bhatnagar, D. (Eds.), Mycotoxins in Agriculture and Food Safety. Marcel Dekker, Inc., New York-Basel-Hong Kong: 45 — 64.
Clark B., Jorgensen L. N., Antichi D., Góral T., Gouache D., Hornok L., Jahn M., Lucas P., Rolland B., Schepers H. 2009. Strategies to control Fusarium ear blight and mycotoxin production in wheat. From Science to Field. Wheat Case Study — Guide Number 2. ENDURE [http://www.edndure-network.eu].
Cowger C., Arellano C. 2013. Fusarium graminearum infection and deoxynivalenol concentrations during development of wheat spikes. Phytopathology 103: 460 — 471.
Cuthbert P. A., Somers D. J., Thomas J., Cloutier S., Brulé-Babel A. 2006. Fine mapping Fhb1, a major gene controlling Fusarium head blight resistance in bread wheat (Triticum aestivum L.). Theor. Appl. Genet. 112: 1465 — 1472.
Cuthbert P. A., Somers D. J., Brulé-Babel A. 2007. Mapping of Fhb2 on chromosome 6BS: a gene controlling Fusarium head blight field resistance in bread wheat (Triticum aestivum L.). Theor. Appl. Genet. 114: 429 — 37.
Döll S., Dänicke S. 2011. The Fusarium toxins deoxynivalenol (DON) and zearalenone (ZON) in animal feeding. Prev. Vet. Med. 102: 132 — 145.
Foroud N. A., Eudes F. 2009. Trichothecenes in cereal grains. Int. J. Mol. Sci. 10: 147 — 173.
Góral T. 2006. Odporność odmian pszenicy ozimej na fuzariozę kłosów powodowaną przez Fusarium culmorum (W. G. Smith) Sacc. Biul. IHAR 242: 63 — 78.
Góral T., Stuper-Szablewska, K., Buśko, M., Boczkowska, M., Walentyn-Góral, D., Wiśniewska, H., Perkowski, J. 2015. Relationships between genetic diversity and fusarium toxin profiles of winter wheat cultivars. Plant Pathology J. 31: 226 — 244.
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.
Góral T., Wiśniewska H., Walentyn-Góral D., Radecka-Janusik M., Czembor P. 2016. Resistance to Fusarium head blight [Fusarium culmorum (W.G. Sm.) Sacc.] of winter wheat lines generated from crosses between winter type cultivars and resistant spring wheat Sumai 3. Prog. Plant Prot. 56: 285 — 295.
Gunnaiah R., Kushalappa A. C., Duggavathi R., Fox S., Somers D. J. 2012. Integrated metabolo-proteomic approach to decipher the mechanisms by which wheat QTL (Fhb1) contributes to resistance against Fusarium graminearum. PLoS One 7: e40695.
Jennings P., Coates M. E., Turner J.A., Chandler E. A., Nicholson P. 2004. Determination of deoxynivalenol and nivalenol chemotypes of Fusarium culmorum isolates from England and Wales by PCR assay. Plant Path. 53: 182 — 190.
Jones R. K., Mirocha C. J. 1999. Quality parameters in small grains from Minnesota affected by Fusarium head blight. Plant Dis. 83: 506 — 511.
Kubo K., Kawada N., Fujita M. 2013b. Evaluation of Fusarium head blight resistance in wheat and the development of a new variety by integrating type I and II resistance. Jircas. Affrc. Go. Jp. 47: 9 — 19.
Lemmens M., Buerstmayr H., Krska, R., Schuhmacher R., Grausgruber H., Ruckenbauer P. 2004. The effect of inoculation treatment and long-term application of moisture on Fusarium head blight symptoms and deoxynivalenol contamination in wheat grains. Eur. J. Plant Pathol. 110: 299 — 308.
Lemmens M., Koutnik A., Steiner B., Buerstmayr H., Berthiller F., Schuhmacher R., Maier F., Schäfer W. 2008. Investigations on the ability of Fhb1 to protect wheat against nivalenol and deoxynivalenol. Cereal Res. Commun. 36: 429 — 435
Logrieco A. 2001. Occurrence of toxigenic fungi and related mycotoxins in plants, food and feed in Europe. COST-835. European Commission, Brussels.
McMullen M. P., Enz J., Lukach J., Stover R. 1997. Environmental conditions associated with Fusarium head blight epidemics of wheat and barley in the Northern Great Plains, North America. Cereal Res. Commun. 25: 777 — 778.
Mesterhazy A. 1995. Types and components of resistance to Fusarium head blight of wheat. Plant Breeding 114: 377 — 386.
Mesterhazy A. 2002. Theory and practice of the breeding for Fusarium head blight resistance in wheat. J. Appl. Genet. 43A: 289 — 302.
Mesterházy A., Tóth B., Bartók T., Varga M. 2008. Breeding strategies against FHB in winter wheat and their relation to type I resistance. Cereal Res. Commun. 36: 37 — 43.
Mesterhazy A., Toth B., Kaszonyi G. 2006. Sources of “environmental interactions” in phenotyping and resistance evaluation; Ways to neutralize them. In: Ban T., Lewis J.M., Phipps E.E. (Eds.), The global Fusarium initiative for international collaboration — strategic planning workshop held at CIMMYT: El Batan, Mexico, 14–17 March 2006: 84 — 92.
Miedaner T., Moldovan M., Ittu M. 2003. Comparison of spray and point inoculation to assess resistance to Fusarium head blight in multienvironment wheat trial. Phytopathology 93: 1068 — 1072.
Miedaner T., Voss H.-H. 2008. Effect of dwarfing genes on Fusarium head blight resistance in two sets of near-isogenic lines of wheat and check cultivars. Crop Sci. 48: 2115 — 2122.
Minervini F., Dell’Aquila M. E. 2008. Zearalenone and reproductive function in farm animals. Intern. J. Molec. Sci. 90: 2570 — 2584.
Musa T., Hecker A., Vogelgsang S., Forrer H. R. 2007. Forecasting of Fusarium head blight and deoxynivalenol content in winter wheat with FusaProg. EPPO Bulletin 37: 283 — 289.
Neuhof T., Koch M., Rasenko T., Nehls I. 2008. Distribution of trichothecenes, zearalenone, and ergosterol in a fractionated wheat harvest lot. Journal of Agric. Food Chem. 56: 7566 — 7571.
Paillard S., Schnurbusch T., Tiwari R., Messmer M., Winzeler M., Keller B., Schachermayr G. 2004. QTL analysis of resistance to Fusarium head blight in Swiss winter wheat (Triticum aestivum L.). Theor. Appl. Genet. 109: 323 — 332.
Perkowski J., Buśko M., Stuper K., Kostecki M., Matysiak A., Szwajkowska-Michałek L. 2008. Concentration of ergosterol in small-grained naturally contaminated and inoculated cereals. Biologia. 63: 542 — 547.
Perkowski J., Wiwart M., Buśko M., Laskowska M., Berthiller A., Kandler S., Krska R. 2007. Fusarium toxins and total fungal biomass indicators in naturally contaminated wheat samples from north-eastern Poland in 2003. Food Additiv Contam. 24 (11): 1292 — 1298.
Pestka J. J. 2008. Mechanisms of deoxynivalenol-induced gene expression and apoptosis. Food Addit. Contam. — Part A Chem. Anal. Control. Expo. Risk Assess. 25: 1128 — 1140.
Tamburic-Ilincic L., Falk, D. E., Schaafsma A. 2011. Fusarium ratings in Ontario Winter Wheat Performance Trial (OWWPT) using an index that combines Fusarium head blight symptoms and deoxynivalenol levels. Czech J. Genet. Plant Breed. 47: 115 — 122.
Tomczak M., Wiśniewska H., Stępień Å., Kostecki M., Chełkowski J., Goliński P. 2002. Deoxynivalenol, nivalenol and moniliformin in wheat samples with head blight (scab) symptoms in Poland (1998–2000). Eur. J. Plant Pathol. 108: 625 — 630.
van der Fels-Klerx H. J., Olesen J. E., Madsen M. S., Goedhart P. W. 2012. Climate change increases deoxynivalenol contamination of wheat in north-western Europe. Food additives & contaminants. Part A, Chemistry, analysis, control, exposure & risk assessment, 29: 1593 — 604.
Wiśniewska H., Perkowski J. Kaczmarek Z. 2004. Scab response and deoxynivalenol accumulation in spring wheat kernels of different geographical origins following inoculation with Fusarium culmorum. J. Phytopathology 152: 613 — 621.
Xu, X.-M., Monger W., Ritieni A., Nicholson P. 2007. Effect of temperature and duration of wetness during initial infection periods on disease development, fungal biomass and mycotoxin concentrations on wheat inoculated with single, or combinations of, Fusarium species. Plant Pathol. 56: 943 — 956.
Xue S., Li, G., Jia H., Xu F., Lin F., Tang M., Wang Y., An X., Xu H., Zhang L., Kong Z., Ma Z. 2010. Fine mapping Fhb4, a major QTL conditioning resistance to Fusarium infection in bread wheat (Triticum aestivum L.). Theor. Appl. Genet. 121: 147 — 156.
Xue S., Xu F., Tang M., Zhou Y., Li G., An X., Lin F., Xu H., Jia H., Zhang L., Kong Z., Ma Z. 2011. Precise mapping Fhb5, a major QTL conditioning resistance to Fusarium infection in bread wheat (Triticum aestivum L.). Theor. Appl. Genet. 123: 1055 — 1063.
Yan W., Li H .B., Cai S. B., Ma H. X., Rebetzke G. J., Liu C. J. 2011. Effects of plant height on type I and type II resistance to Fusarium head blight in wheat. Plant Pathology 60: 506 — 512.
Yazar S., Omurtag G. Z. 2008. Fumonisins, trichothecenes and zearalenone in cereals. Int. J. Mol. Sci. 9: 2062 — 2090.
Yoshida M., Nakajima T. 2010. Deoxynivalenol and nivalenol accumulation in wheat infected with Fusarium graminearum during grain development. Phytopathology 100: 763 — 773.
Zinedine A., Soriano J.M., Moltó J. C., Mañes J. 2007. Review on the toxicity, occurrence, metabolism, detoxification, regulations and intake of zearalenone: An oestrogenic mycotoxin. Food Chem. Toxicol. 45: 1 — 18.
Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy Polska
Zakład Genomiki, Instytut Genetyki Roślin PAN Polska
Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy Polska
Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy Polska
Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy Polska
Zakład Genomiki, Instytut Genetyki Roślin PAN Polska
Zakład Genomiki, Instytut Genetyki Roślin PAN Polska
DANKO Hodowla Roślin Polska
Małopolska Hodowla Roślin HBP Polska
DANKO Hodowla Roślin Polska
Hodowla Roślin Strzelce Grupa IHAR Sp. z o.o. Polska
Hodowla Roślin Smolice Sp. z o.o. Grupa IHAR Republika Kosowa
Poznańska Hodowla Roślin Polska
Poznańska Hodowla Roślin Polska
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.
