Výzkum v praxi
Informace z výzkumu
Odkazy
Úvodní stranaVýzkum v praxiInformace z výzkumu
František Mariánek, 6. leden 2011
Ochrana kukuřice před aflatoxiny
Američtí výzkumníci z organizace ARS vyvíjejí ve spolupráci s mnoha výzkumníky ze Spojených států i dalších zemí linie kukuřice resistentní jak vůči kolonizaci zrna houbami rodu Aspergillus, tak kumulaci jejich produktu aflatoxinu v zrnu.
Poslat článek emailem Vytisknout článek Článek : 106407 ; Vydáno : 3.12. 2010 ; Autor : Ing. Šárka Vondrášková
     Aspergillus flavus a Aspergillus parasiticus jsou přirozeně se vyskytující půdní houby, které jsou schopny napadat potravinářské a krmivářské plodiny a kontaminovat je aflatoxinem. Aflatoxin je lidský karcinogen vytvářený těmito houbami a je také toxický pro doma chovaná  zvířata,  hospodářská zvířata a živočichy ve volné přírodě. 
     Tyto houby jsou, navíc ke zdravotnímu riziku spočívajícímu v kontaminaci aflatoxinem, velkým ekonomickým břemenem pro potravinářský a krmivářský průmysl, který zabraňuje tomu, aby se kontaminované produkty dostaly do dodávek potravin a krmiv.
     Výzkumníci výzkumné organizace ARS (Agricultural Research Service) ve státech Georgia, Mississippi a Louisiana zkoumají různé přístupy ke kontrole kontaminace aflatoxiny: jeden z nich je „kompetitivní vyloučení“ („competitive exclusion“) – využívající benigní kmeny, které zabraňují kolonizaci škodlivými kmeny – a jiný vyvíjí zárodečnou plazmu kukuřice, která odolává kumulaci aflatoxinu. 
 
Kdo vyhraje tuto soutěž?
     Mikrobiolog Joe Dorner z výzkumné laboratoře National Peanut Research Laboratory v Dawsonu ve státě Georgia pomáhal vyvíjet přípravek pro biologickou ochranu Afla-Guard proti houbám A. flavus a A. parasiticus u podzemnice olejné.
     Afla-Guard je složen z pluchatého ječmene obaleného spory netoxického kmene A. flavus. Netoxická druh houby rodu Aspergillus úspěšně konkuruje toxickému druhu v soutěži o omezený prostor a živiny, které každý druh potřebuje pro růst a prosperitu. U podzemnice snížil Afla-Guard obsah aflatoxinu o průměrně 85 % u farmářských zásob podzemnice a až o 97 % u vyluštěných, ke konzumaci určených oříšků.
     Ve světle tohoto úspěchu Dorner a další vědci ARS uskutečnili dvouletou studii s přípravkem Afla-Guard u kukuřice. Znovu zjistili, že byl účinný při snižování obsahu aflatoxinu a ukázal celkové snížení o 85 %, když byl porovnáván s obsahy zjištěnými na kontrolních polích.
    Přípravek Afla-Guard byl aplikován na kukuřici různými způsoby: na půdu, když byla kukuřice nižší než 1 metr, do přeslenů rostliny před vytvářením klasů a jako několikeré postřiky během vytváření samičích květů. 
     Afla-Guard ukázal, že má své místo při snižování aflatoxinu u kukuřice. Po rozsáhlé studii a výzkumných pokusech v Texasu, byl Afla-Guard registrován americkou Agenturou pro ochranu životního prostředí EPA (Environmental Protection Agency) pro použití na kukuřici. To začalo v roce 2009 s kukuřicí.
 
 Neutralizování mykotoxinu
     Vědci ARS ve Stoneville ve státě Mississippi využívají také kompetitivní vyloučení, aby potlačovali aflatoxin u kukuřice. Jejich studie používají benigní kmen houby Aspergillus s názvem „K49“, aby konkurenčně vytlačil škodlivé houby. Ve čtyřech letech polních pokusů aplikace K 49 na kukuřici snížily obsah aflatoxinu o 60 – 94 procent.
     Aby rostlinný patolog ARS Hamed Abbas (který pracuje ve výzkumné jednotce ARS Crop Genetics Research Unit ve Stoneville) pochopil, jak K 49 kolonizuje kukuřičná zrna, použil inokulační techniku při aplikaci tohoto ošetření. V této metodě jsou obaly zrn kukuřice penetrovány suspenzí spor K 49, aby se inokulovala zrna uvnitř užitečným druhem houby.
     Tato kultura benigního druhu rodu Aspergillus omezuje jak toxinogenní druh tak mykotoxiny, které produkuje, což je pro výzkumníky velmi vzrušující. Kooperativní výzkum a dohoda o vývoji byla letos sjednána s průmyslovými partnery, aby vyvinuli tuto technologii. Probíhají polní pokusy na několika místech ve velkém měřítku. Vědci vyvíjí nové formulace K49 a přípravku Afla-Guard, aby učinili listovou a vzdušnou aplikaci v budoucnosti proveditelnou.
     Jiný dřívější výzkum kompetitivního vyloučení u bavlníku byl realizován patologem rostlin Peterem Cotty, z výzkumné jednotky ARS v Tucsonu v Arizoně. V roce 1996 bylo uloženo ARS rozhodnutím organizace EPA, aby testovala jednu formulaci houby Aspergillus s názvem „AF36“ v komerčních polích bavlníku v Arizoně. Úspěšné testování připravilo cestu pro další schvalování a využití. Registrace EPA pro použití AF36 na kukuřici čeká na vyřízení.
 
Linie kukuřice se zárodečnou plazmou odolávající aflatoxinu
     Přítomnost aflatoxinu v zrnu kukuřice značně snižuje její hodnotu a obchodovatelnost, říká genetik ARS Paul Williams, který pracoval na identifikování a vyvíjení zárodečné plazmy linií kukuřice s genetickou rezistencí vůči infekci houbou Aspergillus flavus a následné akumulaci aflatoxinu.
     Zejména kukuřice je aflatoxinem silně postihována a to způsobuje odvětví kukuřice roční ztráty odhadované ve výši 192 milionů dolarů.
     Williams který je z výzkumné jednotky ARS Corn Host Plant Resistance Research Unit (CHPRRU) ve státě Mississippi, vede multidisciplinární výzkumný tým pěti vědců ARS ze státní universitě státu Mississippi a spolupracuje s vědci z jiných universit a ARS z několika států.
     Williams a jeho vědecký tým vyvinul a uvedl zárodečnou plazmu linií, které vykazují nejvyšší známou úroveň resistence vůči A. flavus. V polních pokusech prováděných ve státě Mississippi v roce 2008 a 2009 byla průměrná akumulace aflatoxinu cca o 95 % nižší u hybridů vytvořených křížením zárodečné plazmy linií vyvinuté ARS než u skupiny komerčních hybridů adaptovaných na stát Mississippi.
     V roce 2008 v polních pokusech vykazovaly linie se zárodečnou plazmou Mp715 a Mp717 nejvyšší úroveň resistence vůči kontaminaci aflatoxinem. V roce 2009 se v pokusech dobře předvedla nedávno vyvinutá linie se zárodečnou plazmou Mp04:097: Hybridy vytvořené křížením Mp04:097 s jinými resistentními liniemi vykazovaly nejnižší úroveň akumulace aflatoxinu.
     Williams, genetička Marilyn Warburton a patolog rostlin Gary Windham také mapují místo kvantitativní charakteristiky (QTLs) spojené s resistencí vůči akumulaci aflatoxinu v kříženích mezi resistentními liniemi (Mp715 a Mp717) a citlivými liniemi s dobrými agronomickými kvalitami- Jejich cílem je identifikovat spojené markery, které mohou být použity při šlechtění podle genetických markerů (markers-assisted breeding). Genetik Matthew Krakowsky pracující ve výzkumné jednotce ARS Plant Science Research Unit v Raleigh ve státě Severní Karolina spolupracoval v těchto průzkumech.
     Podle Williamse je akumulace aflatoxinu vysoce citlivá vůči odchylkám prostředí a resistence je vysoce kvantitativní charakteristika, což znamená, že je kontrolována mnoha geny. To činí šlechtění pro resistenci problémem. Věří, že molekulární markery by mohly být klíčem k produkci hybridů kukuřice s resistencí vůči akumulaci aflatoxinů.
     Tento výzkumný tým také zjistil, že linie Mp715 a Mp717 jsou resistentní nejen vůči akumulaci aflatoxinu, ale také vůči akumulaci fumonisinů. Fumonisin, podobně jako aflatoxin je mykotoxin – toxický metabolit a je vytvářen houbou Fusarium verticillioides. Tento toxin způsobuje neurologické abnormality u koní – jako například slabost obličejových a hltanových svalů, znecitlivění obličeje a tendenci k naklánění se na jednu stranu – poté, kdy zkonzumovali infikovanou kukuřici.
     Tyto linie by měly být užitečné ve vyvíjení linií a hybridů kukuřice s resistencí vůči akumulaci jak fumonisinů tak aflatoxinů v zrnu. Tyto linie jsou velmi žádány a používány v programech šlechtění rostlin ve státě, federálními a internacionálními výzkumnými institucemi a třemi hlavními komerčními společnostmi obchodujícími s osivem kukuřice a několika menšími společnostmi.
     Vědci CHPRRU také vyvinuli a uvedli linií kukuřice se zárodečnou plazmou s resistencí vůči škůdcům – motýlům Spodoptera frugiperda a Diatraea grandiosella, čímž se omezují devastující  požer listů těmito dvěma škůdci. Williams spolu s agronomem agronomem CHPRRU Paulem Buckleyem testovali 20 jednoduše křížených hybridů kukuřice v laboratorních biologických zkouškách: Larvy obou druhů těchto motýlů vážily značně méně, když se živily listovou tkání kukuřice vyvinuté ARS, než když se živily citlivými hybridy. Vědci CHPRRU demonstrovali, že pěstování hybridů, které utrpí méně škody od takových hmyzích škůdců, jako Spodoptera frugiperda, Diatraea grandiosella a šedavka kukuřičná (Heliothis zea, syn. Helicoverpa zea) má za výsledek sníženou kontaminaci aflatoxinem.
     Patolog rostlin ARS Robert Brown v New Orleans v souvisejícím výzkumu identifikoval a charakterizoval, porovnáváním linií kukuřice citlivých vůči aflatoxinu s liniemi vůči aflatoxinu resistentními (některé vyvinuté Williamsem), množství proteinů, které mohou být významné při propůjčování resistence kukuřici. (Viz „Hardy New Corn Lines Resist Toxic Fungi, „Agricultural Research, Oct. 2009, p. 14.). V této spolupráci s výzkumnicí Warburton, zmíněné výše, jsou geny pro tyto proteiny mapovány podle chromosomálních oblastí obsahujících QTLs předtím spojovanými s resistencí vůči aflatoxinům v genomu kukuřice. Tyto specifické proteiny spojené s resistencí mohou sloužit jako cíle pro šlechtění podle genetických markerů uskutečňované ve státě Mississippi.
     Výzkumník Brown vytvořil s finanční podporou organizace USDA Foreign Agricultural Service, United States Agency for International Development a ARS Office of International Programs kolaborativní šlechtitelský program s ústavem International Institute of Tropical Agriculture v Ibadan v Nigérii, který nedávno uvedl šest linií kukuřice resistentních vůči aflatoxinu. Počet těchto linií, produktu až 10 generací selekce a inbreedingu, přesáhl počet čtyřiceti a tyto linie jsou nyní k dispozici ve Spojených státech ve stanici ARS North Central Regional Plant Introduction Station v Ames ve státě Iowa.
Agricultural Research, vol. 58, 2010, č. 8, s. 8
Objednávka kopie článku

Zdroj:www.agronavigator.cz

Vytiskni tuto stránku Vytiskni tuto stránku
Hodnocení => průměr 145
K článku nebyl zatím napsán žádný komentář
Úvodní stranaVýzkum v praxiInformace z výzkumu