ISSN 1330-7142
UDK = 632.4
BIOLOŠKE KARAKTERISTIKE
FUSARIUM GRAMINEARUM
SCHW. I
FUSARIUM CULMORUM
(W.G. SMITH) SACC.
Jasenka Ćosić, Karolina Vrandečić
Izvorni znanstveni članak Original scientific paper
SAŽETAK
Fusarium vrste iz sekcije Discolor široko su rasprostranjene i dobro poznate te vrlo značajne u etiologiji
bolesti pšenice, ječma i kukuruza. F. graminearum i F. culmorum izolirani su tijekom četiri godine s više lokacija istočne Hrvatske i s raličitih domaćina. Razvoj micelija 23 izolata F. graminearum i 2 izolata F.
culmorum praćen je tijekom osam dana na vodenom agaru, krumpir-dekstroznom agaru (PDA), podlozi po
Bilai, Čapekovom agaru i podlozi od lišća karanfila (CLA), pri temperaturama 5, 15, 20, 25 i 30ºC i svjetlosnom režimu 12 sati svjetlo/12 sati tama. Rezultati ukazuju da vrsta hranjive podloge neznatno utječe
na promjer kolonija. Vrsta hranjive podloge mnogo više utječe na bujnost zračnog micelija, iako izgled i
kompaktnost micelija nije rezultat samo supstrata na kojem se gljiva razvija, već i karakteristika same vrste. Sporulacija F. culmorum bila je dobra na svim ispitivanim podlogama, dok je sporulacija F. graminearum bila vrlo slaba na PDA podlozi i podlozi po Bilai, a srednja na CLA podlozi.
Ključne riječi: Fusarium graminearum, Fusarium culmorum, biološke karakteristike
UVOD
Sekciji Discolor pripada šest Fusarium vrsta (Nelson i sur., 1983.) među kojima se po svom značenju u svijetu i u našoj zemlji izdvajaju F. graminearum Schw. i F. culmorum (W.G. Smith) Sacc. Obje su vrste kozmopoliti, dobro su poznate i proučene. U područjima umjerene kontinentalne klime važni su uzročnici bolesti na strnim žitaricama i kukuruzu te na taj način utječu na smanjenje količine i kakvoće priroda. Posebno je značajno što obje vrste produciraju veći broj mikotoksina koji su poznati kao uzročnici mikotoksikoza kod životinja i vrlo su vjerojatno povezani s bolestima ljudi koji jedu kontaminiranu hranu (Marasas, 1994.).
F. graminearum /Gibberella zaeae (Schw.) Petch/ rasprostranjen je u svim uzgojnim područjima pšenice, ječma i kukuruza (Kommedahl i sur., 1979., Hill i sur. 1983., Leslie i sur., 1990., Diaz de Ackermann i sur., 1996., Chakaeva, 2000., Kryuchkova i sur. 2002.), a u našoj je zemlji glavni uzročnik truleži korijena i donjih internodija stabljike i paleži klasova pšenice i ječma (Tomasović, 1993., Ćosić, 1997., Jurković i sur., 1998.).
F. culmorum je, uz F. graminearum, dominantan na klasovima pšenice i drugih žitarica u zemljama srednje i sjeverne Europe (Snijders, 1990., Miedaner, 1997.), a važan je parazit i stabljike, klipa i zrna kukuruza (Jurković, 1981., Windels i sur., 1988.) te velikog broja biljaka izvan porodice Poaceae (Booth, 1971.).
MATERIJAL I METODE
Prikupljanje biljnog materijala za izolaciju F. graminearum i F. culmorum obavljeno je tijekom 1996., 1977., 1998. i 1999. u istočnoj Hrvatskoj. Izvori F. graminearum bili su: zrno pšenice, ječma i kukuruza, korijen pšenice, stabljika pšenice, ječma i kukuruza, ostaci stabljike kukuruza (svaki mjesec od studenog do svibnja), ostaci korijena i stabljike pšenice i ječma (svaki mjesec od rujna do svibnja), stabljike korovnih vrsta Capsella bursa-pastoris (Brassicaceae) i Sorghum halepense (Poaceae), list __________________________
korova Urtica dioica (Urticaceae) i Amaranthus hybridus (Amerantaceae) i korijen korova Lamium purpureum (Lamiaceae). F. culmorum izoliran je s korijena pšenice, ostataka ječma i kukuruza i korijena Abutilon theophrasti (Malvaceae).
Biljni dijelovi su, nakon dezinfekcije, stavljeni u vlažne komore i držani u termostatu na 20±1ºC, uz svjetlosni režim 12 sati svjetlo/12 sati tama. Pregledi razvijenog micelija sa ili bez spora obavljeni su trećeg i petog dana stereomikroskopom. Micelij i spore, koji su determinirani kao Fusarium, poslužili su za dobivanje osnovnih kultura na krumpir-dekstroznom agaru (PDA) (pH 6,2-6,5). Determinacija je obavljena po Nelsonu i sur. (1983.) i Boothu (1971.).
Za proučavanje karakteristika 23 izolata F. graminearum i 2 izolata F. culmorum subkultivacija je obavljena na Čapekovom agaru, podlozi po Bilai, vodenom agaru i agaru s lišćem karanfila (CLA). Svi izolati Fusarium spp. držani su u termostatu na 5, 15, 20, 25 i 30ºC i svjetlosnom režimu 12 sati svjetlo/12 sati tama, a opažanja su obavljena trećeg, petog i osmog dana. Za biometrijska mjerenja uzete su kolonije Fusariuma razvijene na CLA stare 10 dana (Nelson i sur., 1983.).
REZULTATI I RASPRAVA
Tijekom četiri godine, F. graminearum izoliran je s 560 uzoraka pšenice, 187 uzoraka kukuruza, 216 uzoraka ječma, 6 uzoraka Amaranthus hybridus, 5 uzoraka Capsella bursa-pastoris i s po 4 uzorka s Lamium purpureum, Sorghum halepense i Urtca dioica.
F. culmorum izoliran je s 4 uzorka pšenice, 2 uzorka ječma, 4 uzorka kukuruza i 3 uzorka Abutilon theophrasti (Tablica 1.).
Tablica 1. Zastupljenost F. graminearum i F. culmorum po domaćinima Table 1. Occurence of F. graminearum and F. culmorum on different hosts
Domaćini - Host F. graminearum F. culmorum
Broj uzoraka No. of samples
% Broj uzoraka
No. of samples
%
Pšenica ukupno - Wheat total 560 100,0 4 100,0
korijen - root 72 12,8 4 100,0
stabljika -stalk 38 6,8 0 0
zrno - grain 401 71,6 0 0
ostaci – debris 49 8,8 0 0
Kukuruz ukupno - Maize total 187 100,0 4 100,0
stabljika – stalk 29 15,5 0 0
zrno – grain 121 64,7 0 0
ostaci – debris 37 19,8 4 100,0
Ječam ukupno - Barley total 216 100,0 2 100,0
stabljika – stalk 28 13,0 0 0
zrno – grain 162 75,0 0 0
ostaci – debris 26 12,0 2 100,0
A. theophrasti korijen - root 0 0 3 100,0 A. hybridus list – leaf 5 100,0 0 0 C. bursa-pastoris stabljika - stalk 5 100,0 0 0 L. purpureum korijen - root 4 100,0 0 0 S. halepense stabljika - stalk 4 100,0 0 0 U. dioica list – leaf 4 100,0 0 0
F. gramniearum na prirodnim i umjetnim hranjivim podlogama stvara hijalini micelij ružičaste do crvene boje. U blijedonarančastim sporodohijama nastaju makrokonidije s tri do sedam septi, bazalnom stanicom u obliku stopice i vršnom tankom, izduženom i jače zakrivljenom stanicom. Hlamidospore ne nastaju u svim izolatima i nisu pouzdan kriterij za determinaciju.
Burgessu i sur. (1988.), formiranje hlamidospora nije redovito i stoga one nisu bitne za determinaciju, dok prema Boothu (1971.), Joffeu (1974.), Bilaiu (1977.) i Nelsonu i sur. (1983.) stvaranje hlamidospora nije upitno.
Tablica 2. Biometrijske vrijednosti reproduktivnih organa Table 2. Biometrical values of reproductive structures
Fusarium vrsta Fusarium
species
Veličina konidija
Size of conidia
(η) Hlamidospore Chlamydospores (η) Periteciji Perithecia (η) Askusi Ascus (η) Askospore Ascospores (η) F. graminearum
3 septe: 16,9-33,9 x 2,9-4,7 4 septe: 25,4-40,6 x 3,4-5,1 5 septi: 40,6-52,5 x 3,4-5,1
8,8 - 11,3 180 35-75 x
11-15
16,9-25,4 x 2,9-5,1
F. culmorum
3 septe: 25,4-37,2 x 4,1-5,1 4 septe: 30,5-38,9 x 4,3-5,8 5 septi: 30,5-44,0 x 4,8-6,3
10,2-11,9 x 8,5-11,9
- - -
Razvoj micelija 23 izolata F. graminearum i 2 izolata F. culmorum pratili smo tijekom 8 dana na pet hranjivih podloga i pet različitih temperatura. Budući da tijekom ispitivanja nije bilo značajnih razlika u dinamici razvoja i sporulaciji između pojedinih izolata, u Tablicama 3. i 4. iznosimo prosječne vrijednosti porasta kolonija, prisutnosti zračnog micelija i sporulaciji za ispitivane izolate F. graminearum i F. culmorum.
Tablica 3. Razvoj F. graminearum na različitim podlogama i temperaturama Table 3. Development of F. graminearum isolates on various media and temperatures
Dan Day
ºC PDA CLA Bilai
Vodeni agar Water agar
Čapek
Czapek
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
3. 5 - - - -
5. 0,4 . - 0,4 - - 0,3 - - 0,6 - - 0,3 . -
8. 1,0 + - 1,1 + . 1,2 + - 1,0 + - 1,1 + -
3. 15 1,3 + - 1,1 - - 1,0 + - 1,3 - - 1,0 + -
5. 3,5 +++ - 3,0 + - 3,1 ++ - 3,0 + - 3,2 ++ -
8. 6,2 +++ - 5,1 + . 5,8 ++ - 5,7 + . 5,7 ++
+ -
3. 20 4,9 ++ - 4,7 + - 4,6 ++ - 4,7 + - 4,5 + -
5. 8,0 +++ - 7,8 + + 7,6 ++ - 7,5 + - 7,5 ++ .
8. 9,0 +++ . 9,0 + ++ 9,0 +++ . 9,0 + + 9,0 ++
+ .
3. 25 5,0 ++ - 5,1 + - 4,8 ++ - 5,0 + - 4,9 + -
5. 8,6 +++ - 8,4 + + 8,7 ++ - 8,1 + - 8,7 ++
+ .
8. 9,0 +++ . 9,0 + ++ 9,0 +++ . 9,0 + + 9,0 ++
+ .
3. 30 2,8 ++ - 2,5 . - 3,3 + - 2,0 . - 2,4 + -
5. 3,6 ++ - 3,3 + + 4,0 + - 3,6 + - 4,1 + -
8. 5,0 +++ - 5,1 + + 4,8 ++ - 4,8 + . 4,9 ++ -
1 = promjer kolonije - colony diameter (cm)
2 = prisutnost zračnog micelija - density of the aerial mycelium 3 = sporulacija - sporulation
- = nema pojave - no appearance
. = veoma slaba pojava - very weak appearance + = slaba pojava - weak appearance
Tablica 4 . Razvoj F. culmorum na različitim podlogama i temperaturama Table 4. Development of F. culmorum isolates on various media and temperatures
Dan Day
ºC PDA CLA Bilai
Vodeni agar Water agar
Čapek
Czapek
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
3. 5 - - - -
5. 0,3 . - 0,4 - . 0,3 - - 0,5 - . 0,3 . .
8. 1,0 + + 1,0 + + 0,9 + + 0,9 + + 1,0 + +
3. 15 1,2 + + 1,0 + + 1,0 + + 0,9 + + 1,2 + +
5. 3,3 ++ ++ 2,9 + ++ 3,0 + + 2,9 + ++ 3,1 ++ +
8. 5,9 +++ ++ 5,1 + ++ 5,3 ++ ++ 5,3 + ++ 5,6 +++ ++
3. 20 4,8 ++ ++ 4,6 + ++ 4,5 ++ ++ 4,4 + ++ 4,3 + +
5. 7,9 +++ ++
+
7,8 + +++ 7,6 ++ ++ 7,6 + ++ 7,5 ++ ++
8. 9,0 +++ ++
+
8,8 + +++ 9,0 +++ +++ 9,0 + +++ 9,0 +++ +++
3. 25 4,9 ++ ++ 4,7 + ++ 4,7 ++ ++ 4,5 + ++ 4,8 + ++
5. 8,2 +++ ++ 8,1 + +++ 8,3 ++ ++ 8,3 + +++ 8,0 +++ ++
8. 9,0 +++ ++
+
9,0 + +++ 9,0 +++ +++ 9,0 + +++ 9,0 +++ +++
3. 30 2,9 + + 2,6 . + 2,8 + + 2,5 . + 2,7 + +
5. 3,6 ++ ++ 3,5 + ++ 3,8 + ++ 3,9 + ++ 3,7 + ++
8. 5,1 +++ ++ 5,0 + ++ 4,7 ++ ++ 4,6 + ++ 4,8 ++ ++
1 = promjer kolonije - colony diameter (cm)
2 = prisutnost zračnog micelija - density of the aerial mycelium 3 = sporulacija - sporulation
- = nema pojave - no appearance
. = veoma slaba pojava - very weak appearance + = slaba pojava - weak appearance
++ = srednja pojava - medium appearance +++ = jaka pojava - strong appearance
Najbolji razvoj micelija obje ispitivane vrste Fusariuma na svim podlogama bio je na temperaturama 20 i 25ºC, a kolonije nakon pet dana u pravilu ispunjavaju Petrijeve zdjelice, promjera 9 cm. Prema Boothu (1971.), optimalna temperatura za razvoj F. graminearum na tekućim i krutim supstratima je između 24 i 26ºC uz pH 6,7-7,2.
LITERATURA
1. Bilai, B.J. (1977.): Fusarii. Naukova dumka, Izd. Akad. Nauk. Kiev, USSR. 2. Booth, C. (1971): The Genus Fusarium. CMI, Kew, Surrey, London.
3. Burgess, L.W., Liddell, C.M., Summerell, B.A. (1988): Laboratory Manual for Fusarium Research. Fusarium Research Laboratory, Department of Plant Pathology and Agricultural Entomology, The University of Sydney.
4. Chakaeva, S.A. (2000): Fusariosis of agricultural cereals in Kyrgizstan. Abstracts, 74-75. 6th
5. Ćosić, J. (1997.): Fusarium spp. na pšenici i otpornost nekih genotipova na palež klasova. Magistarski rad.
European Fusarium Seminar, Berlin, Germany.
6. Diaz de Ackermann, M., Kohli, M.M. (1996): Research on Fusarium Head Blight of Wheat in Uruguay. In Fusarium Head Scab: Global Status and Future Prospects, Proceedings of a Workshop Held at CIMMYT, 13-18.
7. Hill, J.P., Fernandez, J.A., McShane, M.S. (1983): Fungi Associated with Common Root Rot of Winter Wheat in Colorado and Wyoming. Plant Disease 67:795-797.
8. Jooffe, A.Z. (1974): A Modern System of Fusarium Taxonomy. Mycopathologia et Mycologia Applicata 53:201-228.
9. Jurković, D. (1981.): Proučavanje biologije i ekologije važnijih Fusarium vrsta kao uzročnika truleži korijena i stabla kukuruza na području Baranje. Doktorska disertacija.
10. Jurković, D., Culek, M., Ćosić, J. (1998): Mycopopulation of the Treated Winter Wheat Seed in Eastern Croatia. Cereal Research Communications, 26(1):67-72.
11. Kommedahl, T., Windels, C.E., Stucker, R.E. (1979): Occurence of Fusarium Species in Roots and Stalks of Symptomless Corn Plants During the Growing Season. Phytopathology 69:961-966. 12. Kryuchkova, L., Dragovoz, I., Yavorska, V., Raichuk, L. (2002): Fusarium species in wheat grains
in the Ukraine. J. Appl. Genet. 43A:177-184.
13. Leslie, J.F., Pearson, C.A.S., Nelson, P.E., Toussoun, T.A. (1990): Fusarium spp. from corn, sorghum and soybean fields in the central and eastern United States. Phytopathology 80:343-350. 14. Marasas, W.F.O. (1994): Fusarium, p. 521-573. In Foodborne Diseases Handbook; Diseases
Caused by Viruses, Parasites and Fungi. Edited by Hui Y.H., Gorham R.J., Murrell K.D., Cliver, D.O., Marcel Dekker, Inc. New York.
15. Miedaner, T. (1997): Breeding Wheat and Rye for Resistance to Fusarium Diseases. Plant Breeding, 116(3):201-220.
16. Nelson, P.E., Toussoun, T.A., Marasas, W.F.O. (1983): Fusarium Species: An Illustrated Manual for Identification. The Pennsylvania State University Press, University Park and London.
17. Palaveršić, B., Warren, H.L. (1985.): Sporulacija i životna sposobnost gljive Fusarium graminearum, uzgojene na tekućem supstratu, i razvoj truleži na inficiranoj stabljici. Zaštita bilja 36(4):389.-397.
18. Snijders, C.H.A. (1990): Systemic Fungal Growth of Fusarium culmorum in Stems of Winter Wheat. Phytopathology, 129:133-140.
19. Tomasović, S. (1993.): Fuzarijska oboljenja pšenice (Fusarium spp.). Glasnik zaštite bilja, 7 -8:230.-238.
20. Windels, C.E., Kommedahl, T., Stienstra, W.C., Burnes, P.M. (1988): Occurence of Fusarium Species in Symptom-Free and Overwintered Cornstalks in North-western Minnesota. Plant Disease 72:990-993.
BIOLOGICAL CHARACTERISTICS OF
FUSARIUM GRAMINEARUM
SCHW. AND
FUSARIUM CULMORUM
(W.G. SMITH) SACC.
SUMMARY
isolates of F. graminearum and 2 isolates of F. culmorum was cultered during an eight day period on water agar, PDA, Bilai, Czapek's and CLA agar at temperatures 5°, 15°, 20°, 25° and 30°C and a 12 hour dark/light regime. The results show that agar medium does not influence colony diameter significantly. The agar medium influences the richness and density of the aerial mycelium significantly, although the shape and compactness of the mycelium is not only the result of the medium on which the fungus is developed, but also of the characteristics of the species itself. The sporulation of F. culmorum was abundant on all investigated medium, whereas the sporulation of F. graminearum was very weak on PDA and Bilai agar and it was medium on CLA.
Key-words: Fusarium graminearum, Fusarium culmorum, biological characteristics
