vetpressАграрная наукаAgrarian science0869-81552686-701XРедакция журнала "Аграрная наука"10.32634/0869-8155-2024-387-10-62-66vetpress-3296Research ArticleЗООТЕХНИЯZOOTECHNICSСнижение опасности токсинов фитопатогенов с помощью композиции органоминерального происхожденияReducing the danger of phytopathogen toxins by using an organomineral compositionhttps://orcid.org/0000-0002-8277-3941ВалиуллинЛ. Р.ValiullinL. R.

Ленар Рашитович Валиуллин, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник; кандидат биологических наук, научный сотрудник

Научный городок — 2, Казань, 420075

ул. Институт, 5, раб. пос. Большие Вязёмы, Одинцовский р-н, Московская обл., 5143050

Lenar Rashitovich Valiullin, Сandidate of Biological Sciences, Leading Researcher; Сandidate of Biological Sciences, Researcher

Scientific town — 2, Kazan, 420075

5 Institute Str., work settlement Bolshye Vyazemy, Odintsovo district, Moscow region, 5143050

LRValiullin@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2524-9609МухаммадиевР. С.MukhammadievR. S.

Ринат Салаватович Мухаммадиев, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

Научный городок — 2, Казань, 420075

Rinat Salavatovich Mukhammadiev, Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher

Scientific town — 2, Kazan, 420075

tanirtashir@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8059-5344СамсоновА. И.SamsonovA. I.

Андрей Иванович Самсонов, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник

Научный городок — 2, Казань, 420075

Andrey Ivanovich Samsonov, Candidate of Biological Sciences, Leading Researcher

Scientific town — 2, Kazan, 420075

andreykaz82@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1717-0498ЯруллинА. И.YarullinA. I.

Айнур Ильнурович Яруллин, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник

Научный городок — 2, Казань, 420075

Ainur Ilnurovich Yarullin, Candidate of Biological Sciences, Leading Researcher 

Scientific town — 2, Kazan, 420075

abii@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7217-4083МингалеевД. Н.MingaleevD. N.

Данил Наильевич Мингалеев, доктор ветеринарных наук, профессор, временно исполняющий обязанности директора

Научный городок — 2, Казань, 420075

Danil Nailevich Mingaleev, Doctor of Veterinary Sciences, Professor, Acting Director

Scientific town — 2, Kazan, 420075

damin80@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0000-3704-0055ЗуеваЮ. В.ZuevaJ. V.

Юлия Варисовна Зуева, младший научный сотрудник 

Научный городок — 2, Казань, 420075

Julia Varisovna Zueva, Junior Research Assistant

Scientific town — 2, Kazan, 420075

zueva2310@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2652-8711СевостьяновМ. А.SevostyanovM. A.

Михаил Анатольевич Севостьянов, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

ул. Институт, 5, раб. пос. Большие Вязёмы, Одинцовский р-н, Московская обл., 5143050

Mikhail Anatolyevich Sevostyanov, Candidate of Technical Sciences, Leading Researcher

5 Institute Str., work settlement Bolshye Vyazemy, Odintsovo district, Moscow region, 5143050

cmakp@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2130-3516БарышевМ. Г.BaryshevM. G.

Михаил Геннадьевич Барышев, доктор биологических наук, профессор 

ул. Институт, 5, раб. пос. Большие Вязёмы, Одинцовский р-н, Московская обл., 5143050

Mikhail Gennadievich Baryshev, Doctor of Biological Sciences, Professor

5 Institute Str., work settlement Bolshye Vyazemy, Odintsovo district, Moscow region, 5143050

vniif@vniif.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5526-2214ЕжковаА. М.YezhkovaA. M.

Асия Мазетдиновна Ежкова, доктор биологических наук, профессор

Сибирский тракт, 35, Казань, 420029

Asia Mazetdinovna Yezhkova, Doctor of Biological Sciences, Professor

35 Sibirsky trakt, Kazan, 420029

egkova-am@mail.ruФедеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности; Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологииРоссияFederal Center for Toxicological, Radiation and Biological Safety; All-Russian Scientific Research Institute of PhytopathologyRussian FederationФедеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасностиРоссияFederal Center for Toxicological, Radiation and Biological SafetyRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт фитопатологииРоссияAll-Russian Scientific Research Institute of PhytopathologyRussian FederationКазанская государственная академия ветеринарной медицины им. Н.Э. БауманаРоссияKazan State Academy of Veterinary Medicine named after N.E. BaumanRussian Federation2024231020241106266Copyright © Валиуллин Л.Р., Мухаммадиев Р.С., Самсонов А.И., Яруллин А.И., Мингалеев Д.Н., Зуева Ю.В., Севостьянов М.А., Барышев М.Г., Ежкова А.М., 20242024Валиуллин Л.Р., Мухаммадиев Р.С., Самсонов А.И., Яруллин А.И., Мингалеев Д.Н., Зуева Ю.В., Севостьянов М.А., Барышев М.Г., Ежкова А.М.Valiullin L.R., Mukhammadiev R.S., Samsonov A.I., Yarullin A.I., Mingaleev D.N., Zueva J.V., Sevostyanov M.A., Baryshev M.G., Yezhkova A.M.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/3296Актуальность

Актуальность. Загрязнение токсинами фитопатогенов или микотоксинами продовольственного и кормового сырья растительного происхождения представляет серьезную угрозу для получения высококачественной и безопасной агропродукции. Снижение рисков загрязнения растительного сырья микотоксинами зависит от эффективного использования биопрепаратов для уменьшения токсичности микотоксинов.

Методы

Методы. Опыты проводили на первичных клетках печени крысы. Первичные клетки печени культивировались в среде DMEM в присутствии 10% фетальной телячьей сыворотки при 37 °С и 5% СО2. Зеараленон и Т-2 токсин растворяли в смеси ДМСО и 96%-ного спирта в соотношении 1:1. Зеараленон, Т-2-токсин и защитные композиции смешивали и выдерживали совместно в течение 6 часов, после экспозиции добавляли в среду с клеточным монослоем. Концентрацию композиции на бактериальной основе КМБИ-3 для исследований использовали в трех вариантах: 0,4 мг/мл, 2 мг/мл и 4 мг/мл. После 24 часов культивирования клеточный слой с помощью инвертированного микроскопа оценивали по следующим параметрам: процент покрытия поверхности, форма клеток, количество клеточных агрегатов, количество плавающих клеток.

Результаты

Результаты. Выявлено дозозависимое снижение жизнеспособности клеток при воздействии зеараленона и Т-2 токсина, наибольший токсический эффект наблюдался в дозах от 0,5 х 10-4 и 8,6 х 10-8 М и 2,14 х 10-7 М соответственно. При использовании защитной композиции КМБИ-3 в дозе 4 мг/мл наблюдалось наименьшее отрицательное воздействие зеараленона и Т-2 токсина на клеточную культуру. Применение композиции органоминерального происхождения КМБИ-3 способствует повышению жизнеспособности клеток при воздействии токсинов зеараленона и Т-2 токсина, что свидетельствует об активизации пролиферативных процессов в сравнении с группой без применения препаратов. Использование биопрепарата КМБИ-3 снижает патогенное воздействие зеараленона и Т-2 токсина на клеточную культуру, повышает устойчивость клеток печени к воздействию токсинов фитопатогенов.

Relevance

Relevance. Contamination by toxins of phytopathogens or mycotoxins of food and feed raw materials of plant origin poses a serious threat to the production of high-quality and safe agricultural products. Reducing the risks of contamination of plant raw materials with mycotoxins depends on the effective use of biological products to reduce the toxicity of mycotoxins.

Methods

Methods. Experiments were carried out on primary rat liver cells. Primary liver cells were cultured in DMEM medium in the presence of 10% fetal calf serum at 37OC and 5% CO2. Zearalenone and T-2 toxin were dissolved in a mixture of DMSO and 96% alcohol in a ratio 1:1. Zearalenone T-2 toxin and protective compositions were mixed and aged together for 6 hours and after exposure added to a medium with a cellular monolayer. The concentration of bacterial-based compositions KMBI-3 and KMCI-3 was used for research in three variants: 0.4 mg/ml, 2 mg/ml, 4 mg/ml. After 24 hours of cultivation, the cell layer was evaluated using an inverted microscope according to the following parameters: percentage of surface coverage, cell shape, number of cell aggregates, number of floating cells.

Results

Results. A dose-dependent decrease in cell viability was revealed when exposed to zearalenone and T-2 toxin, the most toxic effect was observed at doses from 0.5 х 10-4 and 8.6 х 10-8 M and 2.14 х 10-7 M, respectively. When using the protective composition KMBI-3 at a dose of 4 mg/ml, the least negative effect of zearalenone and T-2 toxin on cell culture was observed. The use of compositions of organomineral origin KMBI-3 helps to increase cell viability when exposed to the toxins zearalenone and T-2 toxin, which indicates the activation of proliferative processes in comparison with the group without the use of drugs. The use of the biopreparation KMBI-3 reduces the pathogenic effect of zearalenone and T-2 toxin on cell culture, increases the resistance of liver cells to the effects of phytopathogen toxins.

фитопатогенымикотоксинызеараленонТ-2 токсинкультура клетокжизнеспособностьбиопрепаратыphytopathogensmycotoxinszearalenoneT-2 toxincell cultureviabilitybiologicsИсследование выполнено за счет средств гранта Российского научного фонда (проект 23-26-00161).The research was carried out at the expense of a grant from the Russian Science Foundation (project 23-26-00161).ReferencesБудынков Н.И., Михалева С.Н., Проскурин А.В. Динамика доминирующих факультативных паразитов грибной природы в полевых агроценозах с минимальной обработкой почвы в западной части Волгоградской области. Агрохимия. 2021; (1): 62–69. https://doi.org/10.31857/S0002188121010038Budynkov N.I., Mikhaleva S.N., Proskurin A.V. Dynamics of dominant facultative parasites of fungal nature in field agrocenoses with minimal soil treatment in the western part of the Volgograd region. Agricultural Chemistry. 2021; (1): 62–69 (in Russian). https://doi.org/10.31857/S0002188121010038Соколова Г.Д., Будынков Н.И., Целипанова Е.Е., Глинушкин А.П. Разнообразие видов в комплексе Fusarium solani (neocosmospora) и их патогенность для растений и человека. Микология и фитопатология. 2022; 56(1): 3–15. https://doi.org/10.31857/S0026364822010123Sokolova G.D., Budynkov N.I., Tselipanova E.E., Glinushkin A.P. Species diversity in Fusarium solani complex (neocosmospora) and its pathogenicity for plants and animals. Mycology and Phytopathology. 2022; 56(1): 3–15 (in Russian). https://doi.org/10.31857/S0026364822010123Мухаммадиев Р.С. и др. Оценка цитотоксичности трихотецена Fusarium sp. на линию рака молочной железы in vitro. Сибирский онкологический журнал. 2019; 18(6): 90–95. https://doi.org/10.21294/1814-4861-2019-18-6-90-95Mukhammadiev R.S. et al. An in vitro estimation of cytotoxicity of Fusarium trichothecene on the breast cancer cell line. Siberian journal of oncology. 2019; 18(6): 90–95 (in Russian). https://doi.org/10.21294/1814-4861-2019-18-6-90-95Pleadin J. et al. The effect of thermal processing on the reduction of deoxynivalenol and zearalenone cereal content. Croatian journal of food science and technology. 2019; 11(1): 44–51. https://doi.org/10.17508/CJFST.2019.11.1.06Pleadin J. et al. The effect of thermal processing on the reduction of deoxynivalenol and zearalenone cereal content. Croatian journal of food science and technology. 2019; 11(1): 44–51. https://doi.org/10.17508/CJFST.2019.11.1.06Malekinejad H. et al. Exposure of Oocytes to the Fusarium Toxins Zearalenone and Deoxynivalenol Causes Aneuploidy and Abnormal Embryo Development in Pigs. Biology of Reproduction. 2007; 77(5): 840–847. https://doi.org/10.1095/biolreprod.107.062711Malekinejad H. et al. Exposure of Oocytes to the Fusarium Toxins Zearalenone and Deoxynivalenol Causes Aneuploidy and Abnormal Embryo Development in Pigs. Biology of Reproduction. 2007; 77(5): 840–847. https://doi.org/10.1095/biolreprod.107.062711Valiullin L.R. et al. Search for antagonists to protect plant raw materials from pathogens. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021; 663: 012005. https://doi.org/10.1088/1755-1315/663/1/012005Valiullin L.R. et al. Search for antagonists to protect plant raw materials from pathogens. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021; 663: 012005. https://doi.org/10.1088/1755-1315/663/1/012005Statsyuk N.V., Popletaeva S.B., Shcherbakova L.A. Post-Harvest Prevention of Fusariotoxin Contamination of Agricultural Products by Irreversible Microbial Biotransformation: Current Status and Prospects. BioTech. 2023; 12(2): 32. https://doi.org/10.3390/biotech12020032Statsyuk N.V., Popletaeva S.B., Shcherbakova L.A. Post-Harvest Prevention of Fusariotoxin Contamination of Agricultural Products by Irreversible Microbial Biotransformation: Current Status and Prospects. BioTech. 2023; 12(2): 32. https://doi.org/10.3390/biotech12020032Abramov V.M. et al. Anti-Salmonella Defence and Intestinal Homeostatic Maintenance In Vitro of a Consortium Containing Limosilactobacillus fermentum 3872 and Ligilactobacillus salivarius 7247 Strains in Human, Porcine, and Chicken Enterocytes. Antibiotics. 2024; 13(1): 30. https://doi.org/10.3390/antibiotics13010030Abramov V.M. et al. Anti-Salmonella Defence and Intestinal Homeostatic Maintenance In Vitro of a Consortium Containing Limosilactobacillus fermentum 3872 and Ligilactobacillus salivarius 7247 Strains in Human, Porcine, and Chicken Enterocytes. Antibiotics. 2024; 13(1): 30. https://doi.org/10.3390/antibiotics13010030Кочиш И.И., Никонов И.Н., Селина М.В. Изучение влияния минерала шунгит на микробиоту кишечника кур-несушек. Ветеринария, зоотехния и биотехнология. 2022; (1): 34–42. https://doi.org/10.36871/vet.zoo.bio.202201005Kochish I.I., Nikonov I.N., Selina M.V. Study of the influence of the shungite mineral on the intestinal microbiota of laying hen. Veterinary, Zootechnics and Biotechnology. 2022; (1): 34–42 (in Russian). https://doi.org/10.36871/vet.zoo.bio.202201005Стацюк Н.В., Щербакова Л.А., Микитюк О.Д., Назарова Т.А., Джавахия В.Г. Биодеградация микотоксинов микробными метаболитами. Растения и микроорганизмы: биотехнология будущего. Вторая Международная научная конференция PLAMIC2020. Сборник тезисов. Саратов. 2020; 234. https://elibrary.ru/vmyzpsStatsyuk N.V., Shcherbakova L.A., Mikityuk O.D., Nazarova T.A., Dzhavakhiya V.G. Mycotoxin degradation by microbial metabolites. Plants and Microbes: the Future of Biotechnology. Second International Scientific Conference PLAMIC2020. Abstract book. Saratov. 2020; 234. https://elibrary.ru/vmyzpsNikitina E., Petrova T., Vafina A., Ezhkova A., Nait Yahia M., Kayumov A. Textural and Functional Properties of Skimmed and Whole Milk Fermented by Novel Lactiplantibacillus plantarum AG10 Strain Isolated from Silage. Fermentation. 2022; 8(6): 290. https://doi.org/10.3390/fermentation8060290Nikitina E., Petrova T., Vafina A., Ezhkova A., Nait Yahia M., Kayumov A. Textural and Functional Properties of Skimmed and Whole Milk Fermented by Novel Lactiplantibacillus plantarum AG10 Strain Isolated from Silage. Fermentation. 2022; 8(6): 290. https://doi.org/10.3390/fermentation8060290Будынков Н.И., Михалева С.Н. Прогрессирующее накопление опасных фузариев на зерне озимой пшеницы в хозяйствах юга России (2014–2020 гг.). Агрохимия. 2022; (1): 66–77. https://doi.org/10.31857/S0002188122010057Budynkow N.I., Mikhaleva S.N. Progressive Accumulation of Harmful Fusariums on the Winter Wheat Grain on Farms in the South of Russia (2014– 2020). Russian Agricultural Sciences. 2022; 48(S1): S103–S113. https://doi.org/10.3103/s1068367422070060Скуратов А.Г., Петренев Д.Р. Выделение изолированных гепатоцитов. Проблемы здоровья и экологии. 2013; (4): 114–118. https://doi.org/10.51523/2708-6011.2013-10-4-22Skuratov A.G., Petrenev D.R. Isolation of hepatocytes. Health and Ecology Issues. 2013; (4): 114–118 (in Russian). https://doi.org/10.51523/2708-6011.2013-10-4-22Валиуллин Л.Р. и др. Механизмы снижения контаминации фитопатогенами и их метаболитами растительного сырья. Биологическая защита растений — основа стабилизации агроэкосистем. Материалы Международной научно-практической конференции. Краснодар: ЭДВИ. 2022; 11: 96–103. https://elibrary.ru/vrxvujValiullin L.R., et al. Mechanisms of reducing contamination by phytopathogens and metabolites of plant raw materials. Biological plant protection is the basis of agroecosystems stabilization. Proceedings of the International scientific and practical conference. Krasnodar: EDVI. 2022; 11: 96–103 (in Russian). https://elibrary.ru/vrxvujValiullin L.R. Study of Reducing the Danger of T-2 Toxin When Using a Drug of Organomineral Origin. Biogeosystem Technique. 2023; 10(2): 74–80. https://doi.org/10.13187/bgt.2023.2.74Valiullin L.R. Study of Reducing the Danger of T-2 Toxin When Using a Drug of Organomineral Origin. Biogeosystem Technique. 2023; 10(2): 74–80. https://doi.org/10.13187/bgt.2023.2.74Janik E., Niemcewicz M., Podogrocki M., Ceremuga M., Stela M., Bijak M. T-2 Toxin — The Most Toxic Trichothecene Mycotoxin: Metabolism, Toxicity, and Decontamination Strategies. Molecules. 2021; 26(22): 6868. https://doi.org/10.3390/molecules26226868Janik E., Niemcewicz M., Podogrocki M., Ceremuga M., Stela M., Bijak M. T-2 Toxin — The Most Toxic Trichothecene Mycotoxin: Metabolism, Toxicity, and Decontamination Strategies. Molecules. 2021; 26(22): 6868. https://doi.org/10.3390/molecules26226868

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