Obsah mykotoxinu DON v zrnu ječmene jarního napadeného houbami rodu Fusarium

Bc. Zuzana Lišková

Master's thesis

Mycotoxin DON content in grains of spring barley infected by fungi from the genus Fusarium

Abstract:

Tato diplomová práce sleduje obsah mykotoxinu DON u ječmene jarního po napadení houbami rodu Fusarium. Hodnotí se hlavně význam odrůdy, řadovosti (dvouřadá, šestiřadá) a přítomnosti pluch. Pokus probíhal ve Výzkumném ústavu rostlinné výroby v Ruzyni v.v.i. a práce sleduje výsledky z let 2019, 2020 a 2021. Byla provedena polní inokulace, kdy se z každé odrůdy vybralo 10 klasů ve fázi střed kvetení a nastříkala se na ně suspenze konidií F. culmorum. Po sklizni a vymlácení zrn z klasů došlo k laboratornímu hodnocení, kdy se pomocí serologické metody ELISA provedlo měření koncentrace mykotoxinu DON v zrnech. Byl sledován vliv ročníku na hodnocený materiál. Jako nejlepší rok pro šíření a napadení rostlin patogenem se jevil rok 2020, který nebyl tak suchý jako rok 2019, avšak nebyl ani bohatý na srážky jako rok 2021. Měl srážky vhodně rozmístěné po celý červen a červenec, a hlavně oproti ostatním ročníkům neměl období tropických dnů, které výrazně snižují vzdušnou vlhkost a tím zhoršují podmínky pro napadání a šíření patogenu. V roce 2020 byly naměřeny nejvyšší obsahy mykotoxinu DON, a to u odrůd Trebi (373,3 mg/kg), Entresole (290,3 mg/kg) a Lion (278,3 mg/kg). Všechny tyto odrůdy patřily mezi odrůdy náchylné k fuzariózám klasu. Tyto hodnoty byly až o sto mg/kg vyšší než nejvyšší naměřené hodnoty v letech 2019 a 2021. V roce 2019 byla nejvyšší hodnota u linie 2/43, a to pouze 165,7 mg/kg. Rok 2019 byl také specifický tím, že bylo velké množství zástupců, u kterých byl nulový obsah mykotoxinu. Tito zástupci patřili mezi odolné odrůdy. V roce 2021 byla nejvyšší hodnota 235,46 mg/kg u linie 17/605/60. Z hlediska materiálu se jako velmi odolné k akumulaci mykotoxinu DON projevily odrůdy nesladovnických ječmenů, a naopak velmi náchylná byla současná novošlechtění. Mezi těmito materiály tvořily průměr odrůdy z genové banky, u kterých byl i nejvýraznější vliv ročníku. Oproti dvouřadému měl ječmen šestiřadý vyšší akumulaci mykotoxinu DON v zrnu. Může za to hlavně stavba klasu, kdy klas ječmene šestiřadého není tak vzdušný, jako klas ječmene dvouřadého a pokud je ovlhčen, déle se na něm udrží vlhkost. Patogenu to tak ulehčuje šíření po klasu, a hlavně zlepšuje podmínky pro napadení zrna. Byl zde patrný vliv ročníku, kdy v roce 2020 měl ječmen šestiřadý nejvyšší akumulaci obsahu DON, a to 120 mg/kg. Pluchaté ječmeny jarní vykazovaly vyšší akumulaci mykotoxinu DON v zrnu než ječmeny nahé, které dokonce v roce 2019 měly průměrnou akumulaci mykotoxinu pod 10 mg/kg, což byla nejnižší sledovaná akumulace ze všech hodnocených skupin.

Abstract:

This diploma thesis monitors the content of the mycotoxin DON in the grain of spring barley after being infected by fungi of the genus Fusarium. It assesses resistance of individual materials (current advanced breeding lines, varieties from the gene bank, non-malting spring barley), six-row and double-row, and hulled and hull-less spring barely. The experiment took place at the Crop Research Institute in Prague - Ruzyně, and the work deals with the results of experiments from 2019, 2020, and 2021. Field inoculation was performed, 10 ears from each variety of spring barley were selected in phase mid-flowering and sprayed with a suspension of F. culmorum conidia. After harvesting and threshing of the grains from the ears, there was a laboratory evaluation, where the concentration of mycotoxin DON in the grain was measured using the serological ELISA method. The influence of year on the material was monitored. The year 2020 appeared to be the best year for spread of the pathogen and its attack of plants. It was not as dry as year 2019, but it was not as rich in rain precipitation as year 2021. It had rain precipitation conveniently distributed throughout June and July, and above all, compared to other years, it did not have a period of tropical days, which significantly decrease the air humidity and thereby worsen the conditions for pathogen attack and spread. In 2020, the highest DON mycotoxin contents were measured in the varieties Trebi (373,3 mg/kg), Entresole (290,3 mg/kg) and Lion (278,3 mg/kg). All these varieties were varieties susceptible to Fusarium head blight. These values were up to one hundred mg/kg higher than the highest measured values in 2019 and 2021. In 2019, the highest value was for line 2/43 and it was only 165,7 mg/kg. The year 2019 was also specific, because there were many varieties and lines with zero mycotoxin content. Those varieties belonged to resistant varieties. In 2021, the highest value was 235,46 mg/kg for line 17/605/60. From the monitored material, non – malting barley varieties proved to be very resistant to the accumulation of the mycotoxin DON, and on the contrary, current new breedings were very susceptible. Among these groups, the average group were varieties from the gene bank that were most significantly influenced by the year. Compared to two-rowed barley, six-rowed barley had a high accumulation of mycotoxin DON in the grain. This is mainly due to the structure of the ear, when the ear of six-rowed barley is not as airy as the ear of two-rowed barley, and if it is moistened, it retains moisture longer. This makes it easier for the pathogen to spread through the ear, and mainly improves the conditions for attacking the grain. There was a noticeable effect of year, when in 2020, six-row barley had the highest accumulation of DON content, more than 150 mg/kg. Hulled spring barley showed a higher accumulation of mycotoxin DON in the grain than naked barley, which in 2019 had an average accumulation of mycotoxin below 10 mg/kg, which was the lowest monitored accumulation of all evaluated groups.

Keywords

ječmen jarní, Fusarium, mykotoxiny, DON, rezistence

Keywords

spring barley, Fusarium, mycotoxins, DON, resistance

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 16. 5. 2023
• Supervisor: prof. Ing. Pavel Ryšánek, CSc.
• Reader: Ivana Polišenská, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Phytosanitary