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

Tomasz Góral

t.goral@ihar.edu.pl
Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy (Poland)

Halina Wiśniewska


Zakład Genomiki, Instytut Genetyki Roślin PAN (Poland)

Piotr Ochodzki


Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy (Poland)

Dorota Walentyn-Góral


Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy (Poland)

Iga Grzeszczak


Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy (Poland)

Jolanta Belter


Zakład Genomiki, Instytut Genetyki Roślin PAN (Poland)

Maciej Majka


Zakład Genomiki, Instytut Genetyki Roślin PAN (Poland)

Jerzy Bogacki


DANKO Hodowla Roślin (Poland)

Tadeusz Drzazga


Małopolska Hodowla Roślin HBP (Poland)

Bogusława Ługowska


DANKO Hodowla Roślin (Poland)

Przemysław Matysik


Hodowla Roślin Strzelce Grupa IHAR Sp. z o.o. (Poland)

Edward Witkowski


Hodowla Roślin Smolice Sp. z o.o. Grupa IHAR

Krzysztof Rubrycki


Poznańska Hodowla Roślin (Poland)

Urszula Woźna-Pawlak


Poznańska Hodowla Roślin (Poland)

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

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.
Google Scholar

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.
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: 998 — 1003.
Google Scholar

Bottalico A. 1998. Fusarium diseases of cereals: Species complex and related mycotoxin profiles, in Europe. J. Plant Pathol. 80: 85 — 103.
Google Scholar

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.
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 dialler of winter wheat (Triticum aestivum L.). Euphytica 110: 199 — 206.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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].
Google Scholar

Cowger C., Arellano C. 2013. Fusarium graminearum infection and deoxynivalenol concentrations during development of wheat spikes. Phytopathology 103: 460 — 471.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

Döll S., Dänicke S. 2011. The Fusarium toxins deoxynivalenol (DON) and zearalenone (ZON) in animal feeding. Prev. Vet. Med. 102: 132 — 145.
Google Scholar

Foroud N. A., Eudes F. 2009. Trichothecenes in cereal grains. Int. J. Mol. Sci. 10: 147 — 173.
Google Scholar

Góral T. 2006. Odporność odmian pszenicy ozimej na fuzariozę kłosów powodowaną przez Fusarium culmorum (W. G. Smith) Sacc. Biul. IHAR 242: 63 — 78.
Google Scholar

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.
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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

Jones R. K., Mirocha C. J. 1999. Quality parameters in small grains from Minnesota affected by Fusarium head blight. Plant Dis. 83: 506 — 511.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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
Google Scholar

Logrieco A. 2001. Occurrence of toxigenic fungi and related mycotoxins in plants, food and feed in Europe. COST-835. European Commission, Brussels.
Google Scholar

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.
Google Scholar

Mesterhazy A. 1995. Types and components of resistance to Fusarium head blight of wheat. Plant Breeding 114: 377 — 386.
Google Scholar

Mesterhazy A. 2002. Theory and practice of the breeding for Fusarium head blight resistance in wheat. J. Appl. Genet. 43A: 289 — 302.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

Minervini F., Dell’Aquila M. E. 2008. Zearalenone and reproductive function in farm animals. Intern. J. Molec. Sci. 90: 2570 — 2584.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

Yazar S., Omurtag G. Z. 2008. Fumonisins, trichothecenes and zearalenone in cereals. Int. J. Mol. Sci. 9: 2062 — 2090.
Google Scholar

Yoshida M., Nakajima T. 2010. Deoxynivalenol and nivalenol accumulation in wheat infected with Fusarium graminearum during grain development. Phytopathology 100: 763 — 773.
Google Scholar

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.
Google Scholar

Pobierz


Opublikowane
08/29/2018

Cited By / Share

Góral, T. (2018) „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”, Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, (282), s. 17–39. doi: 10.37317/biul-2017-0012.

Autorzy

Tomasz Góral 
t.goral@ihar.edu.pl
Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy Poland

Autorzy

Halina Wiśniewska 

Zakład Genomiki, Instytut Genetyki Roślin PAN Poland

Autorzy

Piotr Ochodzki 

Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy Poland

Autorzy

Dorota Walentyn-Góral 

Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy Poland

Autorzy

Iga Grzeszczak 

Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy Poland

Autorzy

Jolanta Belter 

Zakład Genomiki, Instytut Genetyki Roślin PAN Poland

Autorzy

Maciej Majka 

Zakład Genomiki, Instytut Genetyki Roślin PAN Poland

Autorzy

Jerzy Bogacki 

DANKO Hodowla Roślin Poland

Autorzy

Tadeusz Drzazga 

Małopolska Hodowla Roślin HBP Poland

Autorzy

Bogusława Ługowska 

DANKO Hodowla Roślin Poland

Autorzy

Przemysław Matysik 

Hodowla Roślin Strzelce Grupa IHAR Sp. z o.o. Poland

Autorzy

Edward Witkowski 

Hodowla Roślin Smolice Sp. z o.o. Grupa IHAR

Autorzy

Krzysztof Rubrycki 

Poznańska Hodowla Roślin Poland

Autorzy

Urszula Woźna-Pawlak 

Poznańska Hodowla Roślin Poland

Statystyki

Abstract views: 608
PDF downloads: 100


Licencja

Creative Commons License

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:

  1. Wytwarzanie i zwielokrotnianie określoną techniką egzemplarzy artykułu, w tym techniką drukarską oraz techniką cyfrową.
  2. Wprowadzanie do obrotu, użyczenie lub najem oryginału albo egzemplarzy artykułu.
  3. 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.
  4. Włączenie artykułu w skład utworu zbiorowego.
  5. Wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej na platformy elektroniczne lub inne wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej do Internetu, lub innej sieci.
  6. Rozpowszechnianie artykułu w postaci elektronicznej w internecie lub innej sieci, w pracy zbiorowej jak również samodzielnie.
  7. 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:

  1. Wyrażają zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie,
  2. Wyrażają zgodę na nadanie publikacji DOI (Digital Object Identifier),
  3. 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),
  4. Wyrażają zgodę na udostępniane artykułu w formie elektronicznej na mocy licencji CC BY-SA 4.0, w otwartym dostępie (open access),
  5. Wyrażają zgodę na wysyłanie metadanych artykułu do komercyjnych i niekomercyjnych baz danych indeksujących czasopisma.