Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Микроскопические грибы рода Fusarium. Учебное пособие по дисциплине «Микробиология» для студентов по специальности 36.05.01 «Ветеринария»
.pdf
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«Федеральный центр токсикологической, радиационной
и биологической безопасности»
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования «Казанская государственная академия
ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана»
МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ ГРИБЫ РОДА FUSARIUM
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
по дисциплине «Микробиология»
для студентов по направлению подготовки 36.05.01 «Ветеринария»
Казань 2024 г.
2
УДК 619:615.661.718.1
ББК
Авторы:
Сотрудники ФГБНУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и
биологической безопасности»: Р.М. Потехина, вед. науч. сотр., канд. биол наук; Е.Ю.
Тарасова, ст. науч. сотр., канд. биол наук; Э.И. Семёнов, главн. науч. сотр., д-р. ветеринар.
наук; Ф.Х. Калимуллин вед. науч. сотр., канд. биол наук; Д.Н. Мингалеев, врио
директора, д-р ветеринар. наук, доц.
Сотрудники ФГОУ ВО «Казанская ГАВМ имени Н.Э. Баумана»: А.К. Галиуллин, зав. каф.,
проф., д-р ветеринар. наук; Ф.М. Нургалиев, доц., канд. ветеринар. наук; С.А. Семёнова,
ассист., канд. ветеринар. наук; Ю.В. Красовская, доц., канд. ветеринар. наук.
Рецензенты:
Медетханов Фазил Акберович – зав. каф. фармакологии и токсикологии ФГОУ ВО КГАВМ
имени Н.Э. Баумана, д-р биол. наук, проф.;
Вафин Фаниль Рафаэлевич – ст. науч. сотр. лаб. микотоксинов, ФГБНУ «ФЦТРБ-ВНИВИ»,
канд. биол. наук.
Микроскопические грибы рода Fusarium. Учебное пособие по дисциплине
«Микробиология» для студентов по специальности 36.05.01 «Ветеринария» / Р.М.
Потехина, Е.Ю. Тарасова, А.К. Галиуллин, Э.И. Семёнов, Ф.М. Нургалиев, С.А. Семёнова,
Ю.В. Красовская, Ф.Х. Калимуллин, Д.Н. Мингалеев – Казань, 2024 – 40 с.
Печатается по решению Ученого совета факультета ветеринарной медицины ФГБОУ ВО
«Казанская ГАВМ имени Н.Э. Баумана от « 24 » апреля 2024 г., протокол № 4 и Научнотехнического совета ФГБНУ «ФЦТРБ-ВНИВИ» от « 26» апреля2024 г., протокол № 6.
В настоящем пособии представлена характеристика микроскопических грибов рода
Fusarium, их систематика, значение в патологии животных и птиц, пошаговые с
иллюстрациями методы выявления, особенности видовой идентификации, а также
выявление патогенности и токсигенности.
Учебное пособие предназначено для студентов по специальности 36.05.01
Ветеринария, научных сотрудников, работников лабораторий и слушателей курсов
повышения квалификации, специализирующихся в области ветеринарной микробиологии,
микологии, санитарии, микологической оценки качества и безопасности кормов.
© ФГБНУ «ФЦТРБ-ВНИВИ», 2024
© ФГБНУ ФГБОУ ВО «Казанская ГАВМ имени
Н.Э. Баумана, 2024
© Авторский коллектив, 2024
3
ВВЕДЕНИЕ
Микология (от греч. mykes – гриб и logos - учение), наука, изучающая
морфологию, строение, развитие, физиологию, биологические свойства
грибов, их роль в природе, а также влияние на организм человека, животных и
растений, то есть экологию грибов.
Микология как самостоятельная наука отпочковался от микробиологии в
виду специфики и объему изучаемого объекта. Современная микология имеет
также разделы как сельскохозяйственная, лесная, пищевая, техническая
(биосинтез антибиотиков, витаминов, органических кислот, ферментов и др.),
космическая, медицинская и ветеринарная. Медицинская и ветеринарная
микологии тесно связаны между собой, так как большинство патогенных для
человека и животных микроскопических грибов – антропозоонозы.
Микроскопические грибы рода Fusarium представляют собой группу
наиболее опасных возбудителей инфекционных болезней – они поражают растения
семейства злаковых (Gramineae) и паслёновых (Solanaceae). Паразитируя на
растениях и на растительных субстратах, способны с помощью ферментов
растворять оболочку клеток растений и питаться ею как сапрофит. Представители
грибов рода Fusarium, продуцирующие различные метаболиты с широкой
биологической активностью, вызывают ряд заболеваний самых разных культурных
растений, а также и микозы животных и птиц. Особую опасность для людей и
животных представляет микотоксины, которые продуцируют микроскопические
грибы. Потребление растительной пищи или корма, загрязнённого грибами
Fusarium и их токсинами, могут приводить к тяжелейшим отравлениям вплоть до
гибели.
На многие инфекционные болезни бактериальной или вирусной
этиологии сравнительно легко ставится диагноз при помощи аллергических,
серологических и др. методов диагностики, а на микозы и микотоксикозы
постановка диагноза довольна сложная, особенно микотоксикозов среди
животных. Причина тому - несовершенство диагностических методов. Многие
микотоксикозы у животных протекают субклинически. Однако при этом
происходит накопление токсинов в органах и тканях, а употребление в пищу
мяса, молока и других продуктов от таких животных, приводит к отравлению
людей. Пораженные патогенными грибами животные, особенно молодняк,
отстают в росте и развитии и представляют опасность для человека.
Данное пособие – это справочный материал идентификации грибов рода
Fusarium, включающий описание мицелиальных грибов рода Fusarium, выявление
видового состава, встречаемости и продуцирующей способности в регионах
Поволжья.
4
Глава 1 Фузариоз зерновых культур и микотоксины
Эффективность развития сельского хозяйства во многом зависит от
максимального сохранения и выращивания полноценного кормового зерна и
здорового и продуктивного животноводства. Спецификой животноводства в
настоящее время является проблема микотоксинов в кормах. Микотоксины –
вторичные высокотоксичные метаболиты микроскопических грибов. В
ветеринарной практике микотоксины обусловливают возникновение таких
заболеваний, как микотоксикозы. Надлежит микотоксикозы различать от
микозов. Микозы – заболевания, при которых патогенный микромицет
паразитирует в активном организме. Микотоксикозы – заболевания,
вызываемые не самим грибом, а токсичным метаболитом – микотоксином.
Продуценты микотоксинов – микроскопические токсигенные грибы
(микромицеты) встречаются в природе повсюду и содержатся на всех стадиях
производства, транспортировки, хранения, обработки и применения кормов.
На посевах злаковых культур в регионах Поволжья наиболее широко
распространены следующие виды плесневых грибов: F. graminearum,
F. culmorum, F. sporotrichioides, F. verticillioides, F. moniliforme, F. nivale, F.
poae, F. avenaceum, F. tricinctum, F. equiseti, F. oxysporum (Рисунок 1).
Рисунок 1 – Фузариоз зерновых культур
5
Каждый из перечисленных мицелярных грибов рода Fusarium при
колонизации растений злаковых культур способен загрязнять зерно и
одновременно синтезировать токсины: дезоксиваленол (ДОН), фумонизины
B1, B
2, B3
, трихотеценовые микотоксины (Т-2, НТ-2), ниваленол, зеараленон.
Токсины, продуцируемые мицелиальными грибами рода Fusarium, обладают
мутагенными и канцерогенными свойствами и представляют огромную угрозу
для сельскохозяйственных животных, птиц и человека.
Микотоксины, образующиеся на растительных субстратах, являются
химически стабильными соединениями, которые активно сохраняются в
процессе хранения и переработки продукции даже при использовании
высоких температурных режимов.
Отдельные микромицеты рода Fusarium могут вызывать острые или
хронические заболевания у людей и сельскохозяйственных животных. Такое
разнообразие биологического действия связано со способностью грибов этого
рода продуцировать широкий спектр вторичных метаболитов, среди которых
основное место занимают энниатины (Рисунок 2, 3, 4).
Рисунок 2 – Поражение ротовой полости петухов при Т-2 токсикозе
6
Рисунок 3 – Состояние желудка и кишечника свиней при Т-2 токсикозе
Рисунок 4 – Поражение конечностей птицы грибами Fusarium
proliferatum
Вторичные метаболиты грибов, относящиеся к группе циклических
гексадепсипептидов, состоят из трех остатков D-a-гидроксиизовалериановой
кислоты, связанных поочередно с тремя остатками L-N-метил-аминокислоты,
образуя 18-членный циклический остов. Эти соединения обладают
антимикробными, противогрибковыми, инсектицидными и
фитотоксическими свойствами.
Одной из основных причин токсичности грибов рода Fusarium считают
их ионофорные и мембраномодифицирующие свойства. Они могут
инкорпорироваться в клеточные мембраны и формировать катионселективные
поры или каналы, что влечет за собой модификацию проницаемости мембран,
которое приводит к изменению внутриклеточной концентрации
соответствующих ионов и нарушению ионного гомеостаза.
7
По оценке ФАО ВОЗ за последние годы стоимость ежегодных потерь
урожая от заражения культурных растений токсинообразующими грибами,
загрязнения урожая микотоксинами, снижения продуктивности и падежа
сельскохозяйственных животных, потребляющих загрязненные корма,
составляет несколько млрд. рублей в год (Рисунок 5).
Рисунок 5 – Изменения эндосперма зерна пшеницы под влиянием
гриба F. graminearum
Рисунок 6 – Распространение фузариоза колоса пшеницы
(Fusarium spp.)
8
За последние 20 лет во всех зерносеющих странах в злаковых
агроценозах наблюдается увеличение обнаружения в популяциях частоты
высокотоксигенных штаммов-суперпродуцентов Fusarium, т.е. штаммов,
способных при благоприятных условиях накапливать в зерне, на растениях, в
поле или при хранении более 3 мг/кг зерна одного или нескольких
фузариотоксинов (Рисунок 6, Таблица 1).
Таблица 1- Структура наиболее опасных микотоксинов, продуцируемых
грибами рода Fusarium
O
O
OH
CH
2
H
3
C
O
OCOCH
3
H
H
H
CH
3
H
H
3
COCO
C
CH
3
H
3
C
O
O
O
OH
CH
2
OH
H
H
H
H
H
O
H
HO
Т-2 токсин
Дезоксиниваленол (ДОН,
вомитоксин)
O
O
OH
O
O
OH CH
3
HO O
O
Монилиформин
Зеараленон
O
OH CH
3
HO O
O
CH
3
CH
3
OR
OR1CH3R
2
OH OH
+
R1=
O COOH
Фумонизины
Фузарохроманон
На сегодняшний день в России установлены предельно допустимые
концентрации (ПДК) в зерне и различных продуктах его переработки для
трихотеценовых фузариотоксинов: дезоксиниваленола (ДОН) – 700-1000
мкг/кг, Т-2/НТ-2 токсинов (Т-2/НТ-2) – 100 мкг/кг, а также зеараленона (ЗЕН)
– 200-1000 мкг/кг.
Микотоксикологический анализ овса ежегодно выявляет высокую
зараженность грибами рода Fusarum и контаминацию зерна
фузариотоксинами. В 2008 году на северо-западе России она в среднем
9
составила 17,0 %. Микотоксины Т-2/НТ-2 и ДОН были обнаружены
соответственно в 46 и 47 % образцов, а их максимальное содержание
составило 182 и 2505 мкг/кг. Результаты исследований, проведенных в
Норвегии, показывают, что овес значительно сильнее подвержен заражению
грибами Fusarum по сравнению с пшеницей. Кроме того, продуценты
трихотеценовых микотоксинов – грибы F. poae и F. langsethiae также чаще
встречались на овсе, чем на пшенице и ячмене.
За 10 лет наблюдений исследователи из Финляндии, Норвегии и Швеции
показали превышение допустимого содержания ДОН (1750 мкг/кг) в 3-28 %
образцов зерна, употребляемого в пищу, в зависимости от региона. Однако им
не удалось выявить метеорологические факторы или агротехнические приемы,
влияющие на увеличение содержания микотоксина в зерне. Проведенный в
2020-2021 годах анализ образцов овса из трех регионов Швеции показал, что
большинство из них (90-100 %) были заражены видами F. poae, F. langsethiae
и F. avenaceum. Обнаружена положительная корреляция (не менее r = 0,52 при
уровне значимости 99 %) между присутствием видов грибов рода Fusarium и
количеством выявленных в зерне фузариотоксинов. Результаты исследований
98 образцов зерна овса из урожая 2009-2011 годов, выращенного в Польше,
свидетельствуют о высокой распространенности Т-2/НТ-2, ниваленола (НИВ),
ДОН и ЗЕН в зерне и продуктах, полученных на его основе.
Важным аспектом для сохранения урожая сельскохозяйственных и
зерновых культур являются своевременные сезонные агротехнические
мероприятия (культивирование почвы, уборка посевного материала, хранение
продукции при оптимальных условиях, применение бактериальных
консорциумов микроорганизмов, которые способны предотвращать и
подавлять рост мицеллярных грибов).
Отдельные грибы стремительно растут и размножаются при
температуре до +20°С (Fusarium, Penicillium, Stachybotrys, Dendrodochium),
остальные – при более высокой температуре от +30 до +50°С (Aspergillus).
Зерно и сено, подвергшиеся самосогреванию, во всех вариантах поражаются
10
аспергиллами. Силос и сенаж поражаются микромицетами при несоблюдении
технологических процессов их закладки и режимов хранения. В случае
применения пораженных фузариозом культур, вероятна их контаминация
микотоксинами уже до закладки. Комбикорм быстрее, чем зерно, подвергается
воздействию грибов, чему содействует его значительная гигроскопичность,
запас питательных элементов. Плесень в отрубях, в комбикормах, в зерне,
подвергшихся термической обработке, возникает при более низком уровне
влажности, чем в здоровом нормальном зерне.
Для появления токсических свойств в корме мало одного присутствия
спор гриба («заспорение» кормов), нужно их прорастание и формирование
мицелия. При этом оптимальные условия для роста мицелия и
токсинообразования зачастую никак не совпадают, так как для повышенного
образования грибами микотоксинов необходимы стрессовые условия (перепад
температур и др.). Грибы, созревая в кормах, уменьшают их питательные
качества (меняется углеводный, белковый и липидный состав) и снижают
усвоение питательных элементов этого корма.
Необходимо отметить, что токсигенные грибы формируют токсины
только при определенных условиях. При этом подходящие характеристики
влажности и температуры для формирования мицелия (рост грибницы,
спороношение и т.д.) и токсинообразование зачастую не совпадают. Для
увеличенного образования грибами микотоксинов требуются также
стрессовые условия, к примеру, токсинообразование грибами рода Fusarium
возрастает при чередовании заморозков и оттепелей.
При исследовании воздействия степени токсигенности Fusarium
graminearum было выявлено, что повреждение зерновых культур совершается
в период цветения. Макроконидии различных изолятов F. graminearum не
содержат ДОН и не выделяют его в первые часы прорастания. Биосинтез
микотоксина наступает на последних стадиях формирования гриба. Из
природных популяций F. graminearum могут быть выделены изоляты, заметно
отличные по степени токсигенности вплоть до нетоксигенных, содержание
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]