Βιολογική αντιμετώπιση των μυκοτοξικογόνων μυκήτων Fusarium graminearum και Fusarium verticillioides με τη χρήση ενδοφυτικών και επιφυτικών βακτηρίων και ζυμών σε καλλιέργεια κριθαριού

Abstract

Μια από τις μεγαλύτερες απειλές για την ασφάλεια και την ποιότητα των τροφίμων είναι οι μυκοτοξίνες, τοξικοί και καρκινογόνοι μεταβολίτες χαμηλού μοριακού βάρους που παράγονται από ορισμένα είδη μυκήτων. Το Fusarium είναι ένα γένος με πολλά είδη που προσαρμόστηκαν σε ένα ευρύ φάσμα καλλιεργούμενων φυτών και ζιζανίων σε όλο τον κόσμο. Μπορούν να προκαλέσουν διάφορες ασθένειες με ιδιαίτερα σημαντική τη φουζαρίωση (Fusarium Head Blight) των σιτηρών που προκαλεί σημαντικές απώλειες απόδοσης και ποιότητας. Αρκετά είδη Fusarium σχετίζονται με αυτή την ασθένεια όπως το Fusarium graminearum και το Fusarium verticillioides. Τυπικά συμπτώματα είναι ο πρόωρος αποχρωματισμός και η νέκρωση των μολυσμένων στάχεων. Αυτοί οι μύκητες παράγουν αρκετές μυκοτοξίνες όπως η δεοξυνιβαλενόλη (DON) και η φουμονισίνη (FUM), με ιδιαίτερα επιβλαβή ρόλο για την υγεία των καταναλωτών. Σκοπός αυτής της μελέτης ήταν να αξιολογήσει την αποτελεσματικότητα διαφορετικών βιολογικών παραγόντων σε στάχεις κριθαριού μετά από τεχνητή μόλυνση των φυτών με κονίδια των ασκομυκήτων F. graminearum και F. verticillioides με σκοπό τη μείωση των μυκοτοξινών. Οι μεταχειρίσεις που χρησιμοποιήθηκαν ήταν δύο ενδοφυτικά βακτήρια (Seratia liquefasciens – b1, Stenotrophomonas maltophilia - b2), δύο επιφυτικά βακτήρια (Stenotrophomonas sp. – b3, Bacillus sp. – b4) και τρεις ζυμομύκητες (Rhodotorula mucilaginosa – z1, z2, z3). Σε in vitro πειράματα σε σπόρους κριθαριού, αποτελεσματικότερο κρίθηκε το Stenotrophomonas sp. για το F. graminearum και το Stemotrophomonas maltophilia για το F. verticillioides. Η αποτελεσματικότητα των βιολογικών παραγόντων στο κριθάρι αξιολογήθηκε επίσης σε συνθήκες αγρού και χρησιμοποιήθηκαν δύο ποικιλίες κριθαριού (Zhana και Fortuna). Για την ποικιλία Zhana πιο έντονη μείωση της σοβαρότητας της ασθένειας έδειξαν η ζύμη z1 και τα βακτήρια b4 και b3 για το F.graminearum. και b3, z1 και z2 για το F. verticillioides. Από τους βιολογικούς παράγοντες μόνο το b3 παρεμπόδισε τις φουμονισίνες κατά 37% (μόλυνση με F.verticillioides). Για την ποικιλία Fortuna πιο έντονη μείωση της ασθένειας έδειξαν τα βακτήρια b4, b2 και b3 για το F. graminearum και z1, z3 και b2 για το F. verticillioides. Όλοι οι βιολογικοί παράγοντες ( εκτός του z3) μείωσαν τα επίπεδα της δεοξυνιβαλενόλης κατά 5 – 38% (μόλυνση με F. graminearum). Το z1 παρεμπόδισε κατά 71% και το b2 κατά 44% την παραγωγή φουμονισινών (μόλυνση με F. verticillioides).

One of the main threats to food safety and quality is mycotoxins, toxic and carcinogenic low molecular weight metabolites produced by certain species of fungi. Fusarium is a genus with many species that adapted to a wide range of cultivated plants and weeds all over the world. They can cause different types of diseases among which a very important is Fusarium head blight (FHB) of cereals that cause significant yield and quality losses. Several Fusarium species may be associated with this disease such as Fusarium graminearum and F. verticillioides. Typical symptoms of FHB are premature bleaching and blighting of infected spikelets. These fungi also produce several mycotoxins such as deoxynivalenol (DON) and fumonisin (FUM) with a particularly harmful role for consumer health. The purpose of this study was to evaluate the efficacy of different biological control agents on barley spikelets after artificial infection of the plants with conidia of the ascomycetes F. graminearum and F. verticillioides in order to reduce mycotoxins. The treatments used were two endophytic bacteria (Seratia liquefasciens, Stenotrophomonas maltophilia), two epiphytic bacteria (Stenotrophomonas sp., Bacillus sp.) and three yeasts (Rhodotorula mucilaginosa). In in vitro experiments on barley seeds, Stenotrophomonas sp. was observed to be more effective for F. graminearum and Stenotrophomonas maltophilia for F. verticillioides. The effectiveness of biological agents on barley was evaluated also under field conditions and two barley cultivars were used (Zhana and Fortuna). For the variety Zhana, the yeast z1 and the bacteria b4 and b3 showed a more pronounced reduction in disease severity for F.graminearum and b3, z1 and z2 for F. verticillioides. From the biological agents only b3 inhibited fumonisins by 37% (F. verticillioides infection). For the Fortuna variety, the bacteria b4, b2 and b3 for F. graminearum and z1, z3 and b2 for F. verticillioides showed a more pronounced disease reduction. All biological agents (except z3) reduced deoxynivalenol levels by 5 – 38% (F. graminearum infection). z1 inhibited by 71% and b2 by 44% the production of fumonisins (F. verticillioides infection).