vetpressАграрная наукаAgrarian science0869-81552686-701XРедакция журнала "Аграрная наука"10.32634/0869-8155-2021-344-1-92-97vetpress-1457Research ArticleЗАЩИТА РАСТЕНИЙCROP PROTECTIONПрименение аналитических методов для выявления критических пределов инфицирования зерна грибами рода FusariumApplication of analytical methods to identify critical limits of grain infection by Fusarium fungihttps://orcid.org/0000-0003-4250-4322ЛебединЮ. С.LebedinYu. S.

Юрий Степанович Лебедин, кандидат медицинских наук, генеральный директор

105264, Москва, ул. 9-я Парковая, 48

Yuri S. Lebedin, Candidate of Medical Sciences, general director

105264, Moscow, 9th Parkovaya, 48

lebedin@xema.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7657-6618ОринаА. С.OrinaA. S.

Александра Станиславовна Орина, кандидат биологический наук, старший научный сотрудник лаборатории микологии и фитопатологии

Санкт-Петербург – Пушкин, ш. Подбельского, 3

Alexandra S. Orina, Candidate of Biological Sciences, senior researcher of the laboratory of mycology and phytopathology

196608, St. Petersburg - Pushkin, Podbelsky, 3

orina-alex@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5350-3221ГавриловаО. П.GavrilovaO. P.

Ольга Павловна Гаврилова, кандидат биологический наук, старший научный сотрудник лаборатории микологии и фитопатологии

Санкт-Петербург – Пушкин, ш. Подбельского, 3

Olga P. Gavrilova, Candidate of Biological Sciences, senior researcher of the laboratory of mycology and phytopathology

196608, St. Petersburg - Pushkin, Podbelsky, 3

olgavrilova1@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3276-561XГагкаеваТ. Ю.GagkaevaT. Y.

Татьяна Юрьевна Гагкаева, кандидат биологический наук, ведущий научный сотрудник лаборатории микологии и фитопатологии

Санкт-Петербург – Пушкин, ш. Подбельского, 3

Tatyana Yu. Gagkaeva, Candidate of Biological Sciences, leading researcher of the laboratory of mycology and phytopathology

196608, St. Petersburg - Pushkin, Podbelsky, 3

t.gagkaeva@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8402-2706МайгуроваВ. Н.MaigurovaV. N.

Валентина Николаевна Майгурова, менеджер клиентского сервиса отделов ветеринарии, криминалистики и пищевой безопасности

105264, Москва, ул. 9-я Парковая, 48

Valentina N. Maigurova, customer support manager of the veterinary, criminalistics and food safety departments

105264, Moscow, 9th Parkovaya, 48

vmaigurova@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0845-4563ПетуховП. А.PetukhovP. A.

Павел Александрович Петухов, заместитель генерального директора по развитию бизнеса

105264, Москва, ул. 9-я Парковая, 48

Pavel A. Petukhov, deputy general director for business development

105264, Moscow, 9th Parkovaya, 48

onco.xema@gmail.comООО «ХЕМА»РоссияLLC “XEMA”Russian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт защиты растенийРоссияAll-Russian Institute of Plant ProtectionRussian Federation20211203202134419297Copyright © Лебедин Ю.С., Орина А.С., Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю., Майгурова В.Н., Петухов П.А., 20212021Лебедин Ю.С., Орина А.С., Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю., Майгурова В.Н., Петухов П.А.Lebedin Y.S., Orina A.S., Gavrilova O.P., Gagkaeva T.Y., Maigurova V.N., Petukhov P.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vetpress.ru/jour/article/view/1457Актуальность

Актуальность. Научное сообщество и сельхозпроизводители находятся в поиске решения проблемы о том, как обезопасить потребителей от воздействия опасных для здоровья микотоксинов, содержащихся в сельхозпродукции. Один из инструментов, который будет рассмотрен в данной статье – применение скрининговой системы, позволяющей в короткие сроки определять количественные показатели инфицирования зерна пшеницы токсинопродуцирующими грибами.

Методы

Методы. Для характеристики поражения зерна использовали метод количественной ПЦР с выявлением ДНК гриба и метод иммуноферментного анализа, детектирующий содержание антигенов Fusarium.

Результаты

Результаты. На основании анализов зараженности зерна отдельными видами в модельных экспериментах мы установили нижний критический предел в случае ДНК – 3955·10-4 пг/нг, а антигенов Fusarium – 596 ед/г, при выявлении которых зерно должно подвергаться анализу микотоксинов. Все партии зерна, у которых значения, выявленные аналитическими методами, ниже критических точек, могут без дополнительных анализов использоваться на переработку. Полученные значения могут быть количественными объективными ориентирами, соответствующими рутинному визуальному анализу зараженности зерна, предлагаемому в настоящее время по ГОСТ 31646-2012

Relevance

Relevance. The scientific community and agricultural producers are looking for a solution to the problem of how to protect consumers from the effects of hazardous mycotoxins in agricultural products. One of the tools, which will be considered in this article, is a screening system that allows determining the quan-titative indicators of wheat grain infection by toxin-producing fungi in a short time.

Methods

Methods. The method of quantitative PCR with the detection of fungal DNA and the method of enzyme immunoassay with the detection of Fusarium antigens were used to characterize the grain infection.

Results

Results. We established the lower critical limit of DNA content which is 3955·10-4 pg/ng and the lower critical limit of Fusarium antigens which is 596 U/g based on the analyzes of grain fungi contamination in model experiments. Grain should be subjected to mycotoxins analysis upon detection of these critical lim-its. All batches of grain can be used in production without additional analyzes if their values determined by analytical methods are below that critical points. The obtained values can be quantitative benchmarks corresponding to the standard visual analysis of grain contamination currently described in GOST 31646-2012

FusariumДНКантигеныколичественная ПЦРиммуноферментный анализкачествобезопасность пищевых продуктовFusariumDNAantigensquantitative PCRenzyme immunoassayqualityfood safetyReferencesГаврилова О.П., Орина А.С., Гогина Н.Н. и др. Проблема фузариоза зерна в Зауралье: ретроспектива исследований и современная ситуация. Аграрный вестник Урала. 2020;07(198):29–40.Gavrilova OP, Orina AS, Gogina N.N. et al. The problem of grain fusarium in the Trans-Urals: a retrospective of research and the current situation. Agrarian Bulletin of the Urals. 2020;07(198):29–40. (In Russ.)Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П., Левитин М.М. и др. Фузариоз зерновых культур. Приложение к журналу Защита и карантин растений. 2011;(5):59–120.Gagkaeva T.Yu., Gavrilova OP, Levitin M.M. and other Fusarium of grain crops. Supplement to the journal Plant Protection and Quarantine. 2011;(5):59–120. (In Russ.)Егорова Е.Ю., Обрезкова М.В. Зерно и зернопродукты. Книга 1. Зерно, мука, крупы. Технология и оценка качества. Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2013. 182 с.Egorova E.Yu., Obrezkova M.V. Grain and grain products. Book 1. Grain, flour, cereals. Technology and quality assessment. Alt. state tech. un-t, BTI. Biysk: Publishing house Alt. state tech. un-ta, 2013. 182 p. (In Russ.)Иванова А.Е., Шутова А.С., Геннесен А.В. и др. Определение мицелия и антигенов ряда видов микромицетов в почвенных экстрактах методом иммуноферментного анализа. Прикладная биохимия и микробиология. 2020;56(1):69–75.Ivanova A.E., Shutova A.S., Gennesen A.V. et al. Determination of mycelium and antigens of a number of micromycete species in soil extracts by enzyme immunoassay. Applied Biochemistry and Microbiology. 2020;56(1):69-75. (In Russ.)Каракотов С.Д., Аршава Н. В., Башкатова М. Б. Мониторинг и контроль заболеваний пшеницы в Южном Зауралье. Защита и карантин растений. 2019;(7):18–25.Karakotov S.D., Arshava N.V., Bashkatova M.B. Monitoring and control of wheat diseases in the Southern Trans-Urals. Plant protection and quarantine. 2019;(7):18-25. (In Russ.)Матисон В.А., Прокопова М.А., Арутюнова Н.И. и др. Принципы анализа риска в пищевых системах. Пищевая промышленность. 2014;(9):36–38.Matison V.A., Prokopova M.A., Arutyunova N.I. and other Principles of risk analysis in food systems. Food industry. 2014;(9):36–38. (In Russ.)Науменко Н.В., Потороко И.Ю., Калинина И.В. Обеспечение производства безопасной цельносмолотой муки из пророщенного зерна пшеницы на основе принципов СМБПП. Хранение и переработка сельхозсырья. 2019;(4):103–117.Naumenko N.V., Potoroko I.Yu., Kalinina I.V. Ensuring the production of safe wholemeal flour from sprouted wheat grains based on the principles of FSMS. Storage and processing of agricultural raw materials. 2019;(4):103-117. (In Russ.)Орина А.С., Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю. и др. Микромицеты Alternaria spp. и Bipolaris sorokiniana и микотоксины в зерне, выращенном в Уральском федеральном округе. Микология и фитопатология. 2020;54(5):365–377.Orina A.S., Gavrilova O.P., Gagkaeva T.Yu. et al. Micromycetes Alternaria spp. and Bipolaris sorokiniana and mycotoxins in grain grown in the Ural Federal District. Mycology and phytopathology. 2020;54(5):365-377. (In Russ.)Семенов А.Я., Потлайчук В.И. Порозовение семян не зависит от фузариоза. Защита растений. 1976;(7):42.Semenov A.Ya., Potlaychuk V.I. The pinking of seeds does not depend on Fusarium. Plant protection. 1976;(7):42. (In Russ.)Шипилова Н.П., Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю. Влияние зараженности грибами рода Fusarium на качественные характеристики зерна озимой пшеницы. Вестник защиты растений. 2014;(4):27–31.Shipilova N.P., Gavrilova O.P., Gagkaeva T.Yu. Influence of infection by fungi of the genus Fusarium on the quality characteristics of winter wheat grain. Plant Protection Bulletin. 2014;(4):27–31. (In Russ.)Argyris J., Van Sanford D., TeKrony D. Fusarium graminearum infection during wheat seed development and its effect on seed quality. Crop Science. 2003;43(5):1782–1788.Argyris J., Van Sanford D., TeKrony D. Fusarium graminearum infection during wheat seed development and its effect on seed quality. Crop Science. 2003;43(5):1782–1788.Gagkaeva T., Gavrilova O., Orina A. et al. Analysis of toxigenic Fusarium species associated with wheat grain from three regions of Russia: Volga, Ural, and West Siberia. Toxins. 2019;11(5):252.Gagkaeva T., Gavrilova O., Orina A. et al. Analysis of toxigenic Fusarium species associated with wheat grain from three regions of Russia: Volga, Ural, and West Siberia. Toxins. 2019;11(5):252.Hallen-Adams H.E., Wenner N., Kuldau G.A., Trail F. Deoxynivalenol biosynthesis-related gene expression during wheat kernel colonization by Fusarium graminearum. Phytopathology. 2011;101(9):1091–1096.Hallen-Adams H.E., Wenner N., Kuldau G.A., Trail F. Deoxynivalenol biosynthesis-related gene expression during wheat kernel colonization by Fusarium graminearum. Phytopathology. 2011;101(9):1091–1096.Halstensen A.S., Nordby K.C., Eduard W. et al. Real-time PCR detection of toxigenic Fusarium in airborne and settled grain dust and associations with trichothecene mycotoxin. Journal of Environmental Monitoring. 2006;8(12):1235–1241.Halstensen A.S., Nordby K.C., Eduard W. et al. Real-time PCR detection of toxigenic Fusarium in airborne and settled grain dust and associations with trichothecene mycotoxin. Journal of Environmental Monitoring. 2006;8(12):1235–1241.Omori A.M., Ono E.Y.S., Hirozawa M.T. et al. Development of indirect competitive enzyme-linked immunosorbent assay to detect Fusarium verticillioides in poultry feed samples. Toxins. 2019;11(1):48.Omori A.M., Ono E.Y.S., Hirozawa M.T. et al. Development of indirect competitive enzyme-linked immunosorbent assay to detect Fusarium verticillioides in poultry feed samples. Toxins. 2019;11(1):48.Roberts P. Erwinia rhapontici (Millard) Burkholder associated with pink grain of wheat. Journal of Applied Bacteriology. 1974;37(3):353–358.Roberts P. Erwinia rhapontici (Millard) Burkholder associated with pink grain of wheat. Journal of Applied Bacteriology. 1974;37(3):353–358.Rohde S., Rabenstein F. Standardization of an indirect PTAELISA for detection of Fusarium spp. in infected grains. Mycotoxin Research. 2005;21(2):100–104.Rohde S., Rabenstein F. Standardization of an indirect PTAELISA for detection of Fusarium spp. in infected grains. Mycotoxin Research. 2005;21(2):100–104.Unger J. Entwicklung und Erprobung eines ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay) zum Nachweis von Fusarium culmorum (W.G.SM.) Sacc. und Pseudocercosporella herpotrichoides (fron.) deigh. in weizen. Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades des Fachbereichs Agrarwissenschaften (Landwirtschaftliche Fakultät) der Georg-August-Universität Göttingen. 1989. 144 р.Unger J. Entwicklung und Erprobung eines ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay) zum Nachweis von Fusarium culmorum (W.G.SM.) Sacc. und Pseudocercosporella herpotrichoides (fron.) deigh. in weizen. Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades des Fachbereichs Agrarwissenschaften (Landwirtschaftliche Fakultät) der Georg-August-Universität Göttingen. 1989. 144 р.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.