При каких условиях в кормах накапливаются микотоксины

Традиционно считается, что проблема микотоксикозов и зараженности кормов микотоксинами для крупного рогатого скота менее актуальна. Такое мнение утвердилось после ряда публикаций на тему устойчивости жвачных животных к негативному воздействию микотоксинов благодаря деятельности рубцовой микрофлоры. Однако более внимательное изучение взаимодействия рубцовой микрофлоры с микотоксинами вновь вернуло интерес к данной теме.

Оказалось, что некоторые микотоксины являются антибиотиками для бактерий рубца и, тем самым, они нарушают его функцию. Это приводит не только к нарушению собственно процесса питания животных, но также облегчает проникновение через рубец другим микотоксинам, которые в норме разложились бы в рубце. Кроме того, в процессе пищеварения ряд микотоксинов подвергаются окислению или изомеризации и становятся источниками еще более агрессивных и токсичных соединений. Классический пример – превращение афлатоксина В1 в афлатоксин М1, который к тому же способен преодолевать иммуный барьер организма коровы и накапливаться в молоке.

Микотоксины негативно влияют на скот

В рацион жвачных животных входят комбикорма, а также грубые и сочные корма. Они способны заражаться грибами как на стадии роста входящих в их состав зерновых и трав, так и при хранении в виде сена, соломы или силоса. Грибы вырабатывают широкий спектр вторичных метаболитов для повышения своей конкурентоспособности в природе. Многие из этих метаболитов обладают антигрибковой и антимикробной активностью. Большинство проблем в животноводстве, связанных с микотоксинами, возникает вследствие загрязнения ими зерновых, а также жмыхов и шротов масличных культур, которые широко используют во всем мире в составе промышленных рационов. Исследования, в основном, сосредоточены на тех «санитарных» микотоксинах, которые обычно встречаются в таких кормах. Это афлатоксин В1, охратоксин А, трихотеценовые токсины (Т-2 токсин, Ниваленол, ДОН (вомитоксин), Роридин А…), зеараленон, фумонизины. Негативное влияние микотоксинов на крупный рогатый скот описано в таблице.

Чем поражаются злаковые травы…

Однако злаковые травы, такие как овсяница и райграс, также являются источником эндофитных грибов рода Balansia и Epichloe, выделяющих эрготовые (эрговалин, эрговалинин) и индольные (лолитрем В) микотоксины дитерпенового типа алкалоидов. Они вызывают у животных нарушения координации движений, гангрену конечностей, снижение плодовитости и сопротивляемости тепловому стрессу. Два основных заболевания, наносящих наиболее серьезный экономический ущерб пастбищным животным (жвачным и лошадям), связанные с овсяницей высокой – овсяничный токсикоз, и с райграсом пастбищным или английским – пошатывающаяся походка.

В целом, при поедании животными загрязненной эрговалином травы наблюдается снижение приростов живой массы у молодняка, снижение плодовитости взрослых животных, снижение удоев и толерантности к высоким температурам, а в летний сезон – гипертермия. Среди вторичных явлений отмечены появление гангренозных язв на конечностях, повышение скорости дыхания, удлинение и загущение волосяного покрова и снижение частоты сокращений сердца. У всего пораженного скота отмечен низкий уровень пролактина, что объясняет снижение молочной продуктивности. Качество туш животных, отравленных эрговалином, хуже вследствие некроза жировых тканей и водянистой консистенции мышц.

Клиническими признаками синдрома пошатывания при отравлении лолитремами являются дрожание головы и образование мышечных пучков на шее и плечах, а также нежелание животных (коров, овец, лошадей, оленей) стоять , пошатывание, принятие неестественных поз в процессе подъема и сильные мышечные конвульсия при вынужденном движении.

Пастбищные травы могут также быть поражены эпифитными грибами рода Fusarium и, в этом случае, способны накапливать Т-2 токсин и зеараленон. При выпасе коров на пастбищах, сильно зараженных спорами Fusarium, трихотеценовые микотоксины, переносимые спорами и пылью, способны вызывать сильное раздражение кожи, болезненное опухание вымени (у коров) и нижних частей конечностей.

… и бобовые культуры

Бобовые составляют вторую важнейшую группу кормовых культур, а также ядовитых растений. Заражение их плесенями распространено широко. Особенно грибами рода Rhizoctonia leguminicila. Они вызывают появление на стеблях и листьях характерных темных пятен. Основные микотоксины, обнаруженные в бобовых – слафрамин и свайнсонин. Первый у крупного и мелкого рогатого скота и лошадей вызывает синдром «слюнявости» – обильное слюноотделение с последующей анорексией, опуханием, поносом, частым мочеиспусканием и интенсивным слезоотделением. Второй – локоизм – болезнь пастбищных животных, связанную с поеданием пастбищного астрагала, относящегося к родам Astragaius и Oxytropis.

Свайнсонин вырабатывается грибами-эндофитами рода Embellisia. У животных интоксикация характеризуется атаксией, депрессией, тремором, повышением чувствительности к стрессовым факторам, вплоть до гибели, так как животные при этом неохотно едят и пьют. Кроме неврологических симптомов у отравившихся астрагалом самок наблюдали деформацию тазовой части скелета, накопление жидкости в матке, нарушения развития яйцеклеток и аритмию овуляционного цикла.

Микотоксины, попавшие в корма на стадии роста растений, зачастую сохраняют свою стабильность при консервации и хранении кормов, даже в течение длительного времени. Кроме того, при хранении корма могут заражаться микроскопическими плесневыми грибами родов Penicillium и Aspergillus. В результате образующийся в кормах спектр микотоксинов может представлять собой сложную смесь вторичных метаболитов различных видов плесеней.

Какие микотоксины контролировать?

К сожалению, далеко не на все перечисленные выше микотоксины существуют методики обнаружения и количественного определения. Шесть санитарных микотоксинов, продуцируемых плесневыми грибами, можно определить иммуно-ферментным методом; около 20 (включая эрговалин и лолитрем В) – методами высокоэффективной жидкостной и газовой хроматографии. О присутствии остальных мы догадываемся по проявившимся симптомам у животных. В новый Технический регламент по кормам включен расширенный список контролируемых микотоксинов (дополнительно – роридин А, стеригматоцистин). Однако мы считаем, что путь тотального контроля за содержанием всех известных микотоксинов – тупиковый. На сегодняшний день их известно более 300. Поиск их слишком дорог. Поэтому более реально – проводить микологический анализ кормов и определять несколько санитарных микотоксинов, характеризующих качество хранения растительного сырья и готовых комбикормов.

СХВ

Таблица. Влияние микотоксинов на здоровье КРС

Продуценты	Субстрат	Воздействие на КРС
Афлатоксин В1, В2, G1, G2. МДУ – 0,05 мг/кг
Aspergillus flavus, Aspergillus parasiticus. Вырабатывают токсины при высокой t и влажности. Продуценты поражают зерновые до уборки и собранный урожай.	Зерновые, особенно кукуруза и продукты ее переработки. Наиболее часто при повреждении зерна насекомыми.	Поражение печени, гиперемия и кровоизлияния, накопление жира в печени, почках и сердце – энцефалопатия и отеки. Взаимодействие с ДНК и преобразование клеток в опухолевые. Прорыв приобретенного иммунитета.
Охратоксины А. МДУ – 0,05 мг/кг
Грибы рода Penicillium и Aspergillus при условии t=20-25оС и влажности зерновых больше 16%. Образуется в странах с тропическим и с умеренным климатом.	Кукуруза, пшеница, овес, ячмень, рожь, соевые бобы	Охратоксин в рубце превращается в фенилаланин и Охратоксин-а. Рубец и его микрофлора эффективно защищают жвачных от Охратоксина.
Трихотецены: Т-2 токсин (МДУ – 0,1 мг/кг), ДОН (МДУ – 1 мг/кг)
Грибы рода Fusarium, а также Trichoderma, Trichothecium Myrothecium, Stachybotrycs atra. Все трихотеценовые токсины обладают кожной токсичностью и вызывают рвотную реакцию и отказ от корма, так как имеют горький вкус.	Злаковые зерновые: особенно кукуруза, пшеница, овес, ячмень, а также сено и солома	Т-2 токсин вызывает отказ от корма – снижение продуктивности, диарею, гастроэнтериты, геморрагии в кишечнике и смерть животных. Т-2 токсин вызывает у телят атаксию задних конечностей, повреждения суставов конечностей, апатию и анорексию.
Зеараленон (МДУ – 1,0 мгкг)
Грибы рода Fusarium (в основном F/ gruminearum и F. roseum) в период низких температур или при переходе от умеренных к низким.	Зерновые злаки: кукуруза, пшеница, овес, ячмень	Обладает эстрагенным действием. Вызывает: снижение оплодотворяемости , вагиниты, аборты, бесплодие и увеличение молочных желез у молодых телок.
Фумонизин
Грибы рода Fusarium (F. verticillioides и F.proliferatum) и Alternaria alternate. Образование фумонизинов в кукурузе может быть усилено при повреждении зерен насекомыми или вследствие теплового cтресса.	Кукуруза, а также пищевые и кормовые продукты ее переработки. Пшеница, ячмень.	Метаболиты фумонизина , образующиеся в рубце, не известны. Токсин быстро выводится – в течении 120 минут. Вызывает у жвачных снижение потребления корма и, как следствие, продуктивности.

Источник

Существенные нюансы. Они, в сельскохозяйственной деятельности могут капитально испортить работу агронома. Наша дотошливая редакция всегда ловит мелочи, которые могут обернуться большими проблемами при получении урожая, и поэтому мы на одной волне со специалистами отрасли, которые всегда готовы помочь нам и добрым словом, и профессиональным советом. Особенно то, что касается микотоксинов, тех самых особенностей, игнорировать которые чревато большими проблемами. На эту тему редакция «ГлавАгроном» представляет вашему вниманию интервью с кандидатом биологических наук, менеджером по устойчивому развитию бизнеса компании «Сингента», Еленой Соколовой.

Фото:Елена Соколова
Елена Соколова, менеджер по устойчивому развитию бизнеса компании «Сингента»

ГлавАгроном. Здравствуйте, Елена Александровна! Расскажите, пожалуйста, о себе и о Ваших научных достижениях нашим читателям.

Елена Соколова. Добрый день. Я закончила Тимирязевскую академию, агрономический факультет, отделение защиты растений. Начала свою карьеру с мастера участка по защите зеленых насаждений в городе Москва. Далее поступила в аспирантуру ВНИИ фитопатологии, успешно защитила кандидатскую диссертацию и далее проработала более 10 лет — занималась сначала разработкой интегрированной защиты в закрытом грунте, а затем перешла в отдел зерновых культур, и круг научных интересов существенно расширился — в команде научных сотрудников сфокусировалась на:

моделировании эпифитотий полевых культур;
разработках систем интегрированной защиты полевых культур;
моделировании производственно-сбытовых цепочек;
разработках методологии фитосанитарного мониторинга посевов полевых культур.

После перехода в компанию «Сингента» отвечала за развитие рынка фунгицидов, далее возглавила технический маркетинг в настоящее время — отвечаю за Моделирование и управление рисками при применении средств защиты растений (воздействие на окружающую среду и персонал) и развиваю проекты, обеспечивающие устойчивое развитие бизнеса компании.

ГлавАгроном. В последнее время много информации по поражению зерновых культур и кукурузы грибами рода Фузариум и с этим поражением связывают накопление микотоксин. Расскажите, пожалуйста, что такое микотоксины?

Елена Соколова. Микотоксины — токсины грибов — метаболиты разнообразной химической природы.

Основная цель гриба — убить клетки растения и сделать их пригодными для питания паразита.

Подобный тип питания присущ факультативным паразитам, поэтому токсины — основное средство их нападения на растение. Микотоксины выделяют многие грибы, в том числе и хорошо известные фузариумы.

Антибиотики оказывают токсическое действие на микроорганизмы. Фитотоксины — токсическое действие на растения. Микотоксины оказывают специфическое патологическое действие на организм человека и животных в малых дозах.

ГлавАгроном. Какие микотоксины наиболее часто обнаруживаются в кормах для животных?

Елена Соколова. Отвечу конкретным примером взятым из открытых источников — по результатам оценки наличия микотоксинов в 5241 пробах готовых кормов и сырья из 59 стран на основе 22397 анализов, проведенных в период с января по март 2020 года.

Обычно наблюдается, что отдельные микотоксины редко встречаются в одиночку — 67% всех образцов содержали более одного микотоксина.

Азия. Большинство регионов в Азии подвергаются чрезвычайному риску. Китайский скот подвергается воздействию коктейля из микотоксинов Fusarium. В кукурузе (кукуруза) 100% образцов показали наличие фумонизинов (FUM), дезоксиниваленола (DON) и зеараленона (ZEN). Южная Азия демонстрирует чрезвычайный риск, особенно из-за загрязнения афлатоксином. Появляется в 80% образцов (в среднем положительных 79 ppb).

Латинская Америка. FUM и DON снова являются наиболее часто встречающимися микотоксинами (84% и 75%). Если посмотреть на кукурузу, то FUM присутствует в 98% образцов.

Северная Америка. Год начинается также с чрезвычайного риска. Опять же, DON показывает высокую распространенность (82%), затем следуют FUM и ZEN (52% и 48%).

Европа. Кукуруза в Южной Европе показывает высокую распространенность FUM с 99%. В Центральной Европе — 82% содержания DON.

ГлавАгроном. Елена Александровна, насколько опасно комплексное загрязнение микотоксинами? То есть более 1-2 видов одновременно.

Елена Соколова. Вы задали очень правильный вопрос — повсеместно наблюдается комплексное загрязнение — и как показывают исследования микотоксины оказывают синергическое действие.

ГлавАгроном. Есть ли различия в загрязнении микотоксинами разных видов кормов?

Елена Соколова. Различия есть. Это связано с биологией грибов и условиями среды, формирующейся в различных видах кормов. Афлотоксин, например, больше встречается в сенаже и монокорме и его значительно меньше в сене.

Фото: Елена Соколова

ГлавАгроном. Есть ли различия в динамике накопления микотоксинов в кормах?

Елена Соколова. Да, различия существуют. Рассмотрим на примере процесса силосования ежи сборной. Динамика накопления микотоксинов в силосе (на примере ежи сборной — горизонт 30 дней):

Зеараленон / Т-2 токсин в первые сутки накапливаются, через 14 дней начинается деструкция.
ДОН в первые накапливается, на 7 день происходит деструкция.
Охратоксин / Афлатоксин накапливаются в процессе хранения.

Фото: Елена Соколова

ГлавАгроном. Есть ли различия в составе микробиоты в кормах на различных этапах хранения?

Елена Соколова. В процессе хранения силосной массы происходит смена микробиоты (горизонт 9 месяцев):

начало хранения — Aspergillius sp., Fusarium sp.;
середина сезона хранения — Дрожжи, Penicillium sp.;
конец сезона — Aspergillius sp.

Фото: Елена Соколова

ГлавАгроном. Какие грибы выделяют какие микотоксины?

Елена Соколова. Вы задали очень правильный вопрос — получив анализ зерна/кормов на микотоксины вы может понять какие грибы их выделили, зная биологию гриба вы поймете, что необходимо делать, чтобы предотвратить загрязнение. Приведу конкретные примеры:

ДОН выделяет Fusarium graminearum.
T2TH2 — Fusarium section Liseola.
Зеараленон — Fusarium graminearum & Fusarium section Liseola.
Фумонизин — Fusarium section Liseola.
Афлатоксин — Aspergillus sp.
Охратоксин — Penicillium sp., Aspergillus sp.

Фото:wikimedia.orgFusarium graminearum

ГлавАгроном. Когда происходит заражение колоса зерновых культур патогенными грибами, вызывающими фузариоз, альтернариоз/чернь? Оптимальное время для фунгицидной защиты?

Елена Соколова. Заражение колоса происходит с момента цветения (фузариозы) до момента созревания-чернь. Применение фунгицидов — не позже 3 дней после начала цветения 70% колосьев.

Однако, следует помнить, что загрязнение зерна может быть связано не только с заражением зерен, но и проникновением микотоксинов через сосудистую систему. С токами воды токсины могут подниматься через сосудистую систему растений при развитии в ризосфере тоскинообразующих грибов, поэтому важно контролировать фитосанитарную ситуацию в прикорневой зоне.

ГлавАгроном. Каких основных рекомендаций стоит придерживаться товаропроизводителям для того, чтобы свести к минимуму риски заражения кукурузы патогенными грибами?

Елена Соколова. Не допускать заселения растений токсиногенными грибами. Давайте рассмотрим отдельно для каждого микотоксина/вида грибов.

Fusarium graminearum (микотоксины — ДОН=вомитоксин/фумонизин).

Заражение зерна кукурузы: гифа гриба прорастает через рыльца пестиков (преимущественно заражается верхняя часть початка из-за меньшей длины рыльцев пестиков).

Меры сдерживания:

поле — сокращение количества неразложившихся растительных остатков;
уборка — предотвращение смешивания партий;
доработка — своевременная сушка до 15%.

Особенности биологии гриба: токсиногенез происходит при температуре выше 18-25 °C и влажности 22%.

Fusarium section Liseola (микотоксины — Т2. фумонизин, Зеараленон).

Заражение зерна: гриб попадает через механические повреждения, создаваемые личинками лугового мотылька и озимой совки.

Меры сдерживания:

поле — борьба с вредителями, сокращение количества неразложившихся растительных остатков;
уборка — предотвращение смешивания партий;
доработка — своевременная сушка до 15% ( за 24 час после уборки).

Особенности биологии гриба: токсиногенез происходит при температуре выше 8-14 °C и влажности 17%.

Penicillium sp., Aspergillus (микотоксин — охратоксин).

Заражение зерна в поле и при хранении: гриб попадает через механические повреждения зерна (вредители, повреждение при уборке).

Меры сдерживания:

поле — борьба с вредителями, сокращение количества неразложившихся растительных остатков;
уборка — предотвращение смешивания партий;
доработка — своевременная сушка до 15%.

Особенности биологии гриба: токсиногенез происходит при температуре 20-25 °C и влажности 17%.

Aspergillus flavus (микотоксин — афлатоксин).

Заражение зерна: гриб попадает через механические повреждения (создаваемые личинками лугового мотылька и озимой совки, либо при уборке и доработке).

Меры сдерживания:

поле — борьба с вредителями, сокращение количества неразложившихся растительных остатков;
уборка — предотвращение смешивания партий;
доработка — своевременная сушка до 15%.

Особенности биологии гриба: токсиногенез происходит при температуре выше 28-32 °C и влажности 17-18%, влажность воздуха более 80%.

ГлавАгроном. Существует ли биологическая защита хранящегося зерна кукурузы от поражения токсинообразующими грибами и накопления опасных микотоксинов? Ведутся ли сегодня работы по созданию эффективных биопрепаратов, способных разрушать в биологическом субстрате микотоксины?

Елена Соколова. Потенциально возможное решение контроля содержания афлатоксинов — Афлагард (нетоксиногенные виды Aspergillius sp. — продукт компании «Сингента»). Эффективность: содержание афлатоксинов уменьшается на 80-90%. Влияние на физический размер урожая кукурузы отсутствует.

ГлавАгроном. Можно ли регулировать количество и содержание микотоксинов в зерне?

Елена Соколова. Если уже произошло загрязнение — только разбавлением зернового вороха зерном свободным от микотоксинов.

ГлавАгроном. Есть практика возделывать кукурузу в монокультуре. Как развиваются болезни початков в данном случае? Возникает ежегодно угроза поражения зерна? Или же лучше возделывать кукурузу в севообороте?

Елена Соколова. Про практику монокультуры кукурузы не слышала. Допускаю некоторое насыщение при обязательном использовании деструкторов растительных остатков, чтобы избежать накопления токсинообразующих грибов.

ГлавАгроном. Насколько опасным для здоровья животных может быть употребление в пищу продуктов, содержащих микотоксины?

Елена Соколова. Микотоксины оказывают негативное влияние на животных. Наиболее чувствительны свиньи, наименее — птица.

Фото: Елена Соколова

ГлавАгроном. Чтобы Вы хотели сказать в заключение?

Елена Соколова. Нельзя недооценивать проблему загрязнения микотоксинами продовольствия и кормов. Систему предотвращения загрязнения надо строить на понимании локальной ситуации — наличия токсиногенных видов и их биологии — когда они проникают в растение, при каких условиях развиваются внутри растения и выделяют микотоксины.

ГлавАгроном. Спасибо за беседу!

Беседовала Татьяна Корнеева, специальный корреспондент «ГлавАгроном».

Источник