logo SPU
Slovenská poľnohospodárska univerzita, Nitra

Tr. A. Hlinku 2
949 76 Nitra
e-mail: kamil.hudec@uniag.sk
 
 


Vplyv fuzariózy klasu na kvalitu a kvantitu úrody

Rok 2010 bol priam ideálnym príkladom fuzarióznej epifytócie. Uplynulý ročník totiž nesporne patril k tzv. fuzarióznym rokom, kedy o vysoký výskyt fuzariózy klasov nebola núdza v žiadnom kúte Slovenska, možno aj celej strednej Európy. Fuzarióza neobišla ani ozimné ani jarné druhy obilnín a podľa názoru autora článku ukrojila v nejednom podniku na úrode aj niekoľko %, v niektorých lokalitách rádovo aj v desiatkach percent. Fuzarióza klasu tak popri listových chorobách bola významným redukčným faktorom úrod. Niektorí pestovatelia o tom vedia a porasty a poznatky sledujú, niektorí však nie. Pre mnohých totiž záujem o porasty z hľadiska chorôb končí aplikáciou posledného fungicídu. Preto sa niektorí pestovatelia dodatočne čudovali nad zníženými úrodami napriek tomu, že v čase fungicídneho ošetrenia, niekde možno aj dvojnásobného, vyzerali nádejne. Rozsah fuzariózy je totiž najlepšie viditeľný zhruba 7-10 dní približne v období voskovej zrelosti. Po tomto období sa totiž klasy - najmä fuzariózne, sfarbia na žlto alebo sú pokryté čerňami a rozoznať chorobu si už vyžaduje naozaj skúsené detailné oko. Vzhľadom na to, že v tomto roku v SR existuje aj predpoklad zvýšeného obsahu mykotoxínov v zrnách, je potrebné pestovateľskej verejnosti pripomenúť niektoré základné aspekty vplyvu fuzariózy klasov a zŕn na kvalitatívne a kvantitatívne parametre úrody.

Fuzáriá ako pôvodcovia fuzariózy klasov a zŕn

Huby z rodu Fusarium môžu napadnúť obilniny prakticky kedykoľvek, keď sú splnené podmienky pre infekciu. Na rozdiel od iných fytopatogénnych húb nie sú špecializované na určitý orgán (ako napr. snete) alebo na rastovú fázu. Ich agresivita a virulencia závisí len od vhodných podmienok, pri ktorých výška a škodlivosť napadnutia záleží len na genotype hostiteľa, na ktorého odolnosti pracuje dlhodobo množstvo šľachtiteľov. Vlhké podmienky pred kvitnutím sú dôležité najmä pre tvorbu sporulácie a infekčných štruktúr fuzárií na rastlinných zvyškoch alebo na napadnutých častiach obilnín (napr. báz stebiel alebo listov). Dážď počas kvitnutia následne umožňuje prenos konídií alebo askospór do klasu, ktorý je najcitlivejší počas kvitnutia. Ak aj počas tohto obdobia panuje vlhké a chladné počasie, doba otvorenia kvetov sa predlžuje a vlhké obdobie umožňuje väčšiu úspešnosť infekcie. Neskôr vzniknuté infekcie (po kvitnutí) už nemajú obvykle taký masový charakter a sú závislé od prevládajúcich druhov fuzárií a ich schopnosti penetrácie cez iné časti klasu ako cez kvety.

Rod Fusarium predstavuje súhrn rôznych druhov, ktoré sú fytopatogénne voči širokému spektru rastlín v rôznych kontinentoch a agroekologických podmienkach. Samotnú fuzariózu klasu v Európe najčastejšie spôsobuje 5 druhov húb: F. graminearum, F. avenaceum, F. culmorum, F. poae a Microdochium nivale.

Prvé symptómy choroby sa v klasoch prejavujú ako vodnaté škvrny na plevách. Veľkosť škvŕn sa postupne zväčšuje a postihnutý môže byť z väčšej časti nielen klas, ale aj veľký podiel okolitých klasov. Napadnuté časti klasu v mieste škvŕn odumierajú, predčasne dozrievajú a nadobúdajú žltú farbu, typickú pre zrelé klasy, takže symptómy sa často mýlia s predčasným dozrievaním alebo bývajú prehliadané. Často tiež dochádza k napadnutiu stebla tesne pod klasom, čo vedie k totálnemu zničeniu a zbeleniu celého klasu. Postupne sa na báze napadnutých pliev, najčastejšie v miestach pôvodného vzniku infekcie tvorí sporulácia vo forme ružových povlakov. Zrná z takto napadnutých klasov sú často ružové a zošúverené. Fuzáriami napadnuté zrná možno spoznať tiež podľa nápadne menšej veľkosti, nižšej hmotnosti, deformácie či spomínaného ružového sfarbenia. Pri zbere a mlátení takéto zrná s menšou hmotnosťou bývajú prevažne súčasťou zberových strát a neskôr pri mechanickom čistení osiva na sitách bývajú súčasťou zadinového podielu. To znamená že do kvalitnej, prečistenej úrody sa dostávajú v menšej miere. Na to, aby zrno bolo zakrpatené, však musí dôjsť k napadnutiu skôr, v čase jeho formovania. Z tohto dôvodu majú menšie a symptomaticky pozitívne zrná priamu spojitosť s klasickou fuzariózou klasu a platí zásada, že čím skôr dôjde k infekcii klasu, tým skôr možno očakávať väčšie poškodenie zŕn (ale samozrejme iba v napadnutých kláskoch).

Ak dôjde k infekcii neskôr - vo vyvinutých klasoch (od konca mliečnej zrelosti až do zberu), vzniká tzv. latentná forma infekcie, ktorá sa skôr týka zŕn a na klase sa nemusí prejaviť. Zrno je tvarovo normálne, bez viditeľnej zmeny. Latentná infekcia zŕn je aktuálna viac-menej vo všetkých oblastiach pestovania obilnín a prakticky neexistuje ani jedna vzorka obilnín, v ktorej zrnách by neboli prítomné fuzáriá. Otázkou je skôr to, do akej miery a v akej škodlivosti sa fuzáriá vo vzorke vyskytujú a aký tam vytvorili obsah a profil mykotoxínov.

Vplyv fuzariózy klasov na výšku úrody

V polovici 20-teho storočia boli pri epifytóciách klasov uvádzané výzmamné straty na úrode. Napr. McKay (1957) uvádza redukciu úrody o 21- 55%. Dokonca v roku 1954 v Írsku fuzarióza klasu zlikvidovala viac ako 50% úrody pšenice. Vysoké straty vplyvom choroby uvádzajú aj Martin a Johnson (1982), ktorí na niektorých extrémne napadnutých porastoch zaznamenali 30-70% redukciu úrody. Fuzarióza klasu neobchádza napr. ani Čínu, kde v rokoch so stredným výskytom straty dosahovali 5-15% a v rokoch epidémie viac ako 40% (Zhuping, 1984). Pri vyčíslení z 9 štátov USA Sayler v roku 1998 pripísal na účet fuzariózy klasu stratu necelých 3 miliárd USD. Všetky vyššie uvedené údaje sú však väčšinou extrémy a roky epifytócie. V súčasti je najmä v Európe odrodový sortiment odolnejší a spôsoby ochrany prepracovanejšie. Preto aj v rokoch epifytócie sú v našich podmienkach straty úrody nad 50% skôr otázkou extrémne exponovaných lokalít so zlým manažmentom ochrany rastlín. V každom prípade však zdokumentované prípady poukazujú na vysoký patogénny potenciál choroby a potrebnú pozornosť, ktorú si vďaka tomu vyžaduje.

V roku 2010 boli na Slovensku ideálne podmienky pre vznik choroby, čo sa aj prejavilo obrovským výskytom choroby. V roku 2010 v SR prakticky neexistovalo pole, na ktorom by bola núdza o symptómy choroby. Podľa odhadu autora sa škody pohybovali od niekoľkých percent po rádovo desiatky percent. V špecifických prípadoch najmä citlivých odrôd niekedy škodlivosť odhadom atakovala hranicu 30-40%-nej straty na úrode.

Väčšina prác síce dokumentuje výšku škôd a symptómy, ale nepoukazujú na spôsob redukcie úrody. Preto sa viacerí autori orientovali na objasnenie podstaty a mechanizmu, ako fuzarióza klasu reálne znižuje úrodu. V tejto súvislosti viacerí autori sledovali priebeh choroby pri umelej infekcii v poľných podmienkach. Aresniuk (1993) na tritikale a Surma et al. (2000) na jačmeni dokázali, že jednotlivé mechanizmy patogenézy sa na redukcii úrody podieľali nasledovne:

  1. Zníženie HTZ - 15% (jačmeň 14-31%).
  2. Počet zŕn v klase - 18% (jačmeň 4-31%).
  3. Celková hmotnosť klasu - 22%.

Vplyv fuzariózy klasov na technologickú kvalitu zrna

Vplyv choroby na kvalitu úrody bol v posledných rokoch študovaný veľmi intenzívne. Bolo už dávnejšie dokázané, že napr. F. graminearum znižuje technologickú kvalitu zrna v dôsledku deštrukcie škrobových zŕn, odbúravania zásobných proteínov a deštrukciu bunkových stien. Dexter et al. (1997) dokázal, že fuzariózne zrná majú výrazne zníženú pekársku kvalitu v dôsledku zhoršenia kysnutia cesta. Preto bola vyvinutá a neskôr dokázaná teória produkcie proteolytických enzýmov fuzáriami, ktoré hydrolyzujú proteíny endospermu počas miesenia cesta a jeho fermentácie. To v konečnom dôsledku negatívne ovplyvňuje kysnutie cesta a tvar a veľkosť chleba resp. pečiva.

V prípade sladovníckeho jačmeňa dochádza k zníženiu sladovníckej kvality zrna a taktiež bola dokázaná spojitosť medzi nadmernou penivosťou piva (tzv. gushing effect) a napadnutím fuzáriami resp. aktivitou ich metabolitov.

Vplyv fuzariózy klasov na kvalitu osiva

Fuzarióza klasov väčšinou vyúsťuje v následné napadnutie zŕn. Napadnutie zŕn väčšinou poškodzuje aj ich klíčivosť resp. môže dochádzať k následnej nekróze klíčka, najmä ak sú napadnuté zrná použité ako osivo. Pri vzchádzaní sa infekcia môže prejaviť aj medzerovitosťou porastu a tzv. vyzimovaním obilnín, čo sú všetko komplexné choroby vedúce k zníženiu počtu rastlín na jednotku plochy. V súčasnosti sa v procese výroby osiva uplatňuje viacero kontrolných, ochranných a technologických postupov, ktoré minimalizujú nebezpečenstvo zníženia kvality osiva vplyvom vyššieho výskytu fuzarióznych zŕn. Moderné spôsoby výroby osiva takéto prípady maximálne eliminujú, preto výskyt zakrpatených a ružových fuzarióznych zŕn v osive by mal byť ojedinelou výnimkou.

Vplyv fuzariózy klasov na výskyt mykotoxínov

Napadnutie klasov a zŕn fuzáriami sa okrem vyššie popísaných negatívnych dopadov môže prejaviť aj vo forme zvýšeného obsahu mykotoxínov. Mykotoxíny sa tvoria resp. hromadia v zrnách v rôznych koncentráciách, často v kombinácii rôznych faktorov a podmienok, pričom úplná etiológia kontaminácie vplyvom interakcie podporných faktorov nie sú ešte dostatočne preskúmané. Mykotoxíny sú termostabilné zlúčeniny, ktoré väčšinou s nezmenenou štruktúrou prežijú všetky formy spracovania zrna, takže prechádzajú do krmív, múky a ďalších produktov. Fuzária ako také produkujú celú škálu mykotoxínov, spomedzi ktorých je najvýznamnejšia skupina trichotecénov. Skupina trichotecénov je rozdelená na dve skupiny - A a B, v závislosti od typu chemickej štruktúry. Do skupiny A patria T-2 toxín, HT-2 toxín, pričom do skupiny B patria deoxynivalenol (DON), nivalenol (NIV), 3-acetyldeoxynivalenol (3-AcDON), 15-acetyldeoxynivalenol (15-AcDON) a fuzarenón-X (FUS-X). Mnohé druhy (napr. F. graminearum, F. culmorum, F. croockwellense) tvoria aj estrogény mykotoxín zearalenon (ZEA), ktorý je tiež známy pod názvom F-2 toxín.

V prípade, že sú zrná s nadlimitným obsahom mykotoxínov skrmované zvieratami, dochádza k rôznym mykotoxikózam resp. prejavom toxicity. Na symptomatický prejav však okrem mykotoxínov pôsobí celý rad faktorov. Napr. efekt nadlimitných koncentrácií DON-u na zvieratá okrem množstva mykotoxínu závisí aj od druhu a veku zvieraťa a dĺžky expozície. Na DON sú najcitlivejšie ošípané, menej hydina a prežúvavce. Estrogénnny mykotoxín ZEN spôsobuje u ošípaných problémy s pohlavným cyklom, dávením a reprodukciou, kým iné druhy zvierat sú vnímavé menej. Vplyv ďalších mykotoxínov (T-2 toxín, HT-2 toxín a pod.) je symptomaticky nešpecifický a prejavuje sa napr. odmietaním krmiva, znížením prírastkov, orálnymi léziami, poruchami zrážanlivosti krvi alebo zmeneným preperovaním hydiny.

Otravy zapríčinené mykotoxínmi sú známe aj u ľudí. Typickým príkladom je tzv. ATA (alimentárna toxická aleukia), ktorá sa naposledy prejavila v polovici minulého storočia v Rusku. Dôvodom otravy bola konzumácia potravín vyrobených z obilia napadnutého F. poae a F. sporotrichioides. Symptómy otravy resp. ATA zahŕňali horúčky, nekrotickú angínu, leukopéniu, krvácanie a krvné podliatiny. V ťažkých prípadoch otrava viedla k smrti. Pomerne nedávny je aj prípad epidémie v údolí Kašmíru (India) z roku 1987. Išlo o hromadnú otravu ľudí s prejavom gastrointestinálnych ťažkostí, ktorá vznikla v dôsledku ingescie (požitia) potravín s obsahom fuzáriotoxínov (Bhat et al., 1989). Za epidémiu možno označiť aj 53 prípadov otravy ľudí v Číne v rokoch 1960-1991 v súvislosti s kontaminovanými obilninami. V roku 1991 bolo dokonca v Číne mykotoxínmi fuzárií otrávených približne 130 000 ľudí, u ktorých sa vyskytli gastrointestinálne obtiaže, bolesti brucha, nevoľnosti, dávenie, malátnosť a horúčky (Huang, 1992). Pri analýze príčin bolo zistené že ľudia boli exponovaný vysokými dávkami mykotoxínov v nadlimitných koncentráciách. V odobratých vzorkách pšenice a jačmeňa bol zistený výskyt DON (0,016-51,45 mg.kg-1), NIV (0,001-6,93 mg.kg-1) a ZEN (0,046-0,3 mg.kg-1).

Nebezpečenstvo produkcie fuzáriotoxínov donedávna nebolo také významné, resp. neprikladala sa mu taká dôležitosť, až kým nevstúpili do platnosti nariadenia európskej komisie o ich povinnom vyšetrení a monitoringu. V minulosti sa väčšinou produkcia, ktorá nevyhovovala potravinárskym a iným parametrom bežne skrmovala a do krmív sa dostávali často aj také partie zrna, pri ktorých sa na prvý pohľad (ružové, zaplesnené a naklíčené zrná) dalo usúdiť, že pravdepodobne budú mať vysoký obsah mykotoxínov. Nešlo pritom len o prítomnosť fuzáriotoxínov, ale aj mykotoxínov sekundárnych skládkových húb ako Penicillium spp., Aspergillus spp. a iné. V snahe zabrániť prejavu rozsiahlejším negatívnym prejavom na zvieratách sa takéto partie často miešali resp. riedili s "lepšími", čím sa čiastočne zmiernil akútny prejav mykotoxikóz kŕmených zvierat. Väčším rizikom bolo, ak sa takéto partie dostali do komerčne vyrábaných kŕmnych zmesí a chovateľovi, ktorý si nakúpil certifikovanú kŕmnu zmes, táto neprinášala až také prírastky a parametre, ako kvalitná, s podlimitným obsahom mykotoxínov. Z tohto dôvodu je monitoring obsahu mykotoxínov v zrnách obilnín jednoznačne pozitívny nielen z pohľadu rentability chovov a zdravotného stavu zvierat, ale aj z pohľadu potravinovej bezpečnosti. Rezíduá mykotoxínov sa totiž podobne ako rezíduá pesticídov dostávajú až do živočíšnych produktov (napr. mlieko, mäso) a stávajú sa súčasťou potravového reťazca, na konci ktorého stojí človek - spotrebiteľ. Po zavedení noriem EÚ takéto partie zrna s nadlimitným obsahom mykotoxínov nie je možné ani skŕmiť, ani použiť pre výrobu potravín. Preto ich vyššie popísaná trajektória je komplikovanejšia, pod prísnejšou kontrolou a využitie takejto produkcie skôr smeruje do priemyselnej sféry.

V civilizovaných krajinách s vyspelým systémom monitoringu kvality je riziko hromadných a ťažkých otráv ľudí minimálne. Pri dodržaní všetkých stupňov kontroly je prakticky vylúčené, aby sa pre výrobu potravín použili suroviny s vysoko nadlimitným obsahom mykotoxínov. Menej nebezpečnou, ale aktuálnou otázkou je skôr chronická expozícia podlimitnými koncentráciámi mykotoxínov, ktoré spoločne s problematikou rezíduí pesticídov a cudzorodých látok môže prispievať k vzniku civilizačných chorôb. Je známe že niektoré mykotoxíny podobne ako rezíduá pesticídov a potravinárske aditíva majú karcinogénne účinky. Preto záleží na kvalite systému výroby a kontroly kvality rastlinných komodít, aby sa tieto riziká v maximálnej miere eliminovali.

Na Slovensku a v Čechách sú v súčasnosti negatívnym účinkom mykotoxínov fuzárií vystavené skôr zvieratá ako človek. Systém kontroly kvality surovín pre výrobu krmív nie je taký prísny a podrobne sledovaný ako v prípade potravín. Preto je ďaleko pravdepodobnejšie a frekventovanejšie, že v niektorých krmivách býva obsah mykotoxínov v nadlimitných koncentráciách. Ich negatívny vplyv na kvalitu a kvantitu produkcie v rámci živočíšnej výroby býva často prehliadaný, pretože otravy resp. chronická expozícia sa prejavuje nešpecificky, najčastejšie zníženou telesnou kondíciou a menšími prírastkami. Tie sa však pripisujú často iným faktorom a preto táto problematika zdanlivo menej dôležitá. Bolo by však chybné myslieť si, že tento problém neexistuje, pravdou je skôr to, že nie je taký vypuklý a pálčivý. Preto je na pestovateľoch, aby v maximálnej miere eliminovali samotný vstup mykotoxínov do potravového reťazca a to komplexnou ochranou, ktorá je zároveň najúčinnejšou prevenciou pred vznikom problémov spôsobených fuzáriami a ich mykotoxínmi.


Fuzarióza klasu pšenice - detail sporulácie vo forme ružového povlaku
foto: autor


Scvrknuté a zošúverené zrná z fuzariózneho klasu
foto: autor


Porovnanie zŕn zo zdravých a napadnutých klasov - očividná redukcia HTZ
foto: autor

Vystavené 17. 3. 2010

Autor textu: doc. Ing. Kamil Hudec, PhD.