Monitorowanie zmian w występowaniu i szkodliwości grzybów z rodzaju Neotyphodium endofitów traw w Polsce oraz ocena zagrożenia dla zwierząt

Transkrypt

1 Monitorowanie zmian w występowaniu i szkodliwości grzybów z rodzaju Neotyphodium endofitów traw w Polsce oraz ocena zagrożenia dla zwierząt Dr hab. Barbara Wiewióra prof. nzw. Dr hab. Grzegorz Żurek prof. nzw. Zakład Nasiennictwa i Nasionoznawstwa Zakład Traw i Roślin Motylkowatych i Energetycznych

2 Celem badań była ocena rozprzestrzeniania się grzybów z rodzaju Neotyphodium na trawach w Polsce i ich szkodliwość dla zwierząt. Cel ten był realizowany poprzez: 1. Ocenę zasiedlenia nasion przez grzyby endofityczne, żywotność endofitów oraz możliwość ich wyeliminowania z nasion. 2. Badanie zasiedlenia roślin przez endofity, pozageneratywne możliwości ich rozprzestrzeniania oraz wpływ obecności endofitów na odporność traw na stresy biotyczne i abiotyczne. 3. Analizę ilościową wytwarzania ergowaliny.

3 WYNIKI Ad. 1. Zasiedlenie nasion odmian i rodów przez endofity Rodzaj, gatunek Liczba prób odmian i rodów badanych E+ E- Średnie zasiedlenie [%] % udział nasion E+ Kupkówka pospolita ,2 50,0 Kostrzewa czerwona ,4 70,0 Kostrzewa łąkowa ,3 75,0 Kostrzewa owcza ,6 71,4 Kostrzewa trzcinowa ,8 100,0 Tymotka łąkowa ,0 100,0 Wiechlina gajowa ,0 100,0 Wiechlina łąkowa ,5 75,0 Wiechlina spłaszczona ,0 Życica mieszańcowa ,0 Życica trwała ,8 84,2 Życica wielokwiatowa ,0 100,0 Życica wielokwiatowa westerwoldzka ,0 100,0 Łącznie ,4 71,2

4 Zawartość endofitów w mieszankach pastwiskowych, łąkowych i uniwersalnych Mieszanka Skład gatunkowy [%] % nasion traw z LP L sp. FR FP FA FO PP PhP BI DG Inne endofitami 1. Łąkowa ,0 2. Pastwiskowa ,8 3. Uniwersalna ,2 4. Pastwiskowa ,5 5. Kośnopastwiskowa ,0 6. Pastewna ,8 7. Pastewna ,0 8. Łąkowopastwiskowa ,5 9. Łąkowa ,8 10. Kośnopastwiskowa ,5 Objaśnienie skrótów: LP życica trwała, Lsp. życice: wielokwiatowa i mieszańcowa, FR kostrzewa czerwona, FP kostrzewa łąkowa, FA k. trzcinowa, FO k. owcza, PP wiechlina łąkowa, PhP tymotka łąkowa, BI stokłosa bezostna, DG kupkówka pospolita

5 Badania nad żywotnością endofitów i metodami ich eliminacji Zawartość endofitów w: Żywotność wyjściowa [%] Żywotność endofitów [%] Gatunek Odmiana nasionach roślinach Suszarka Mikrofalówka Zaprawa K. łąkowa Artema Skra K. czerwona Anielka K. trzcinowa Terros K. owcza Jolka Życica trwała Vigor Wiechlina łąkowa Balin

6 WNIOSKI - obecność endofitów stwierdzono w 71,2% badanych prób nasion. Średnie zasiedlenie gatunków wahało się od 1,2% (kupkówka pospolita) do 98,0% (wiechlina gajowa). Nasiona tylko dwóch gatunków (wiechlina spłaszczona i życica mieszańcowa) były wolne od endofitów, - nasiona wszystkich badanych mieszanek łąkowopastwiskowych okazały się w różnym stopniu zasiedlone przez grzyby z rodzaju Neotyphodium (średnio od 8,5 do 33,5%), - spośród trzech zastosowanych metod eliminacji endofitów najlepszy efekt w postaci całkowitej utraty ich żywotności w nasionach dało zaprawianie nasion,

7 Ad. 2. Badanie zasiedlenia roślin przez endofity. Rozmieszczenie punktów pozyskiwania ekotypów traw w latach do badań na obecność endofitów (kolor żółty rok 2010, kolor czerwony rok 2011, kolor niebieski rok 2012)

8 Zasiedlenie roślin badanych gatunków traw przez grzyby endofityczne Rodzaj, gatunek Liczba ekotypów % udział badanych E- E+ ekotypów E+ Grzebienica pospolita ,0 Kostrzewa czerwona ,3 Kostrzewa łąkowa ,7 Kostrzewa nitkowata ,0 Kostrzewa owcza ,0 Kostrzewa trzcinowa ,6 Mietlica olbrzymia ,0 Owsik wyniosły ,0 Stokłosa bezostna ,0 Strzęplica ,0 Śmiałek darniowy ,5 Tymotka łąkowa ,0 Wiechlina błotna ,0 Wiechlina gajowa ,0 Wiechlina łąkowa ,0 Życica trwała ,8 Życica wielokwiatowa ,0 Łącznie ,00

9 Pozageneratywne rozprzestrzenianie się endofitów. Odmiany Średnie zasiedlenie roślin E+ [%] Zawartość endofitów w roślinach E- [%] brzegowych środkowych Nira 78,0 70,0 0,0 Grilla 86,0 90,0 20,0 Maja 59,1 72,5 20,0 Vigor 95,0 60,0 5,0

10 STRESY ABIOTYCZNE I BIOTYCZNE Efekt obecności grzybni endofita w roślinie na stresy biotyczne i abiotyczne Numer ekotypu Susza (przyrost liczby pędów) Przezimowanie Plamistość Fuzarioza Średnio dla ekotypów - efekt pozytywny efekt negatywny - brak efektu

11 Objawy plamistości liści Objawy fuzariozy Różnice w wyglądzie roślin po zimie

12 Wyniki analizy zawartości metali ciężkich w biomasie roślin życicy trwałej. Status Zawartość metali ciężkich ekotypów [mg kg -1 s.m.] (n=12) Pb Cd Cu E - 23,2 (±9.81) 10,1 (±2.11) 19,1 (± 6.32) E + 23,6 (±9,70) 12,6 (±3,4) 25,4 (±12,4) ist. różnicy b.i. 0,04 b.i.

13 Cd ppm Rozkład zawartości kadmu w badanych ekotypach 20,0 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 E- E numer ekotypu

14 WNIOSKI - Średnie zasiedlenie badanych ekotypów przez endofity - 39%. Najczęściej zasiedlane gatunki (>10 badanych ekotypów) to kostrzewa łąkowa (81,7% ekotypów E+), kostrzewa czerwona (46,3%) oraz życica trwała (29,8%), - wyniki uzyskane w doświadczeniu polowym wskazują na możliwość zachodzenia transmisji pozageneratywnej grzybni endofitów, zwłaszcza pomiędzy roślinami rosnącymi obok siebie, - uzyskano przesłanki dla możliwości selekcji pozytywnej na odporność na stresy abiotyczne i biotyczne wśród roślin życicy trwałej zasiedlonych przez endofity,

15 Ad. 3. Analiza ilościowa wytwarzania ergowaliny Gatunek Liczba ekotypów średnia zawartość z produkujących Zakres % ergowaliny endofitem ergowalinę [ppm] Kostrzewa czerwona ,8 0, ,083 Kostrzewa łąkowa ,2 0, ,379 Kostrzewa owcza ,3 0,008 0,060 Kostrzewa trzcinowa ,0 1,130 0,962-1,298 Śmiałek darniowy ,0 0, ,071 Życica trwała ,6 0, ,526 Życica wielokwiatowa 2 0 0,0 0,0 0,0 Łącznie ,3

16 WNIOSKI - ergowalina najczęściej była identyfikowana w roślinach kostrzewy łąkowej (68,2% ekotypów E+) oraz życicy trwałej (52,6% ekotypów E+) (>10 badanych ekotypów), - najwyższą jej zawartość, na poziomie zagrażającym wystąpieniem objawów klinicznych u bydła (średnio 1,130 ppm) stwierdzono u kostrzewy trzcinowej.

17 Wymierne rezultaty realizacji zadania - Promotorstwo pracy magisterskiej Moniki Żurek pt. Ocena zagrożenia związanego z występowaniem grzybów endofitycznych w runi wybranych trwałych użytków zielonych na terenie województwa mazowieckiego. Praca wykonana w Szkole Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie w Międzywydziałowym Studium Ochrony Środowiska i obroniona r. - Praca habilitacyjna Barbary Wiewióry pt. Grzyby endofityczne z rodzaju Neotyphodium występujące w trawach wieloletnich w Polsce oraz ich znaczenie dla upraw pastewnych i trawnikowych. IHAR-PIB Radzików r. - Opracowania upowszechniające wyniki: Hodowlane możliwości wykorzystania endofitów w trawach Endofity traw w Polsce, opracowanie informacyjne

18 Wymierne rezultaty realizacji zadania Publikacje 1. Żurek M., Wiewióra B., Żurek G Występowanie grzybów endofitycznych na trwałych użytkach zielonych województwa mazowieckiego. Biul. IHAR 256: Wiewióra B., Żurek G., Żurek M Ocena zasiedlenia przez grzyby endofityczne nasion wybranych mieszanek traw pastewnych dostępnych na rynku krajowym. Biul. IHAR 256: Żurek M., Ochodzki P., Wiewióra B Ocena zawartości ergowaliny w trawach runi wybranych trwałych użytków zielonych na terenie województwa mazowieckiego. Biul. IHAR 257/258: Wiewióra B., Żurek G., Prończuk M., Żurek M., Schmidt J Relations between site conditions and endophyte colonization of grasses in Poland. Journal of Life Sciences 5(10): Wiewióra B Grzyby endofityczne z rodzaju Neotyphodium występujące w trawach wieloletnich w Polsce oraz ich znaczenie dla upraw pastewnych i trawnikowych. Monografie i Rozprawy Naukowe IHAR-PIB Nr 38: Żurek M., Wiewióra B., Żurek G., Prończuk M Occurrence of endophyte fungi on grasses in Poland Review. Fungal Ecology 5: Żurek G., Wiewióra B., Gozdowski D Relations between bioclimatic variables and endophyte colonization of grasses in Poland. Fungal Ecology 6: Punkty: 82; Impact factor: 5,708

19 Wymierne rezultaty realizacji zadania Referaty seminaryjne i szkolenia 1. B. Wiewióra, G. Żurek, D. Gozdowski. Analiza występowania grzybów endofitycznych na trawach użytków zielonych w Polsce w aspekcie zróżnicowania bioklimatycznego i przestrzennego referat wygłoszony na Ogólnopolskiej Konferencji Naukowej z cyklu Szata roślinna łąk w procesie przemian Roślinność łąkowa w zróżnicowanych warunkach użytkowania, Minikowo, września Wiewióra B., Żurek G., Żurek M., Ochodzki P Ocena potencjalnego zagrożenia związanego z obecnością grzybów endofitycznych w trawach na wartość paszową łąk i pastwisk. Ogólnopolska Konferencja Naukowa Optymalizacja paszowej funkcji łąk i pastwisk, Racot Wiewióra B Szkolenie dla pracowników Stacji Doświadczalnych Oceny Odmian COBORU pt. Choroby traw powodowane przez patogeny grzybowe objawy, zagrożenie i rozpoznawanie, Pawłowice Wiewióra B. Grzyby endofityczne z rodzaju Neotyphodium występujące w trawach wieloletnich w Polsce oraz ich znaczenie dla upraw pastewnych i trawnikowych. Referat na Zebraniu Oddziału Warszawskiego Polskiego Towarzystwa Fitopatologicznego, , Warszawa. 5. Wiewióra B. Hodowlane możliwości wykorzystania grzybów endofitycznych u traw. Referat na seminarium naukowym na Uniwersytecie Przyrodniczym we Wrocławiu, , Wrocław. Łącznie: 5

20 Wymierne rezultaty realizacji zadania Abstrakty 1. Wiewióra B., Prończuk M., Ostrowska A., Żurek G Występowanie endofitów w rodach hodowlanych kostrzewy łąkowej (Festuca pratensis Huds.) odmiany Pasja. Sympozjum Choroby roślin na tle zmian klimatycznych, Wrocław wrzesień 2008: Wiewióra B., Prończuk M., Żurek G., Schmidt J Warunki siedliskowe jako czynnik warunkujący występowanie grzybów endofitycznych na trawach w Polsce. Sympozjum Choroby roślin na tle zmian klimatycznych, Wrocław wrzesień 2008: Wiewióra B., Żurek G., Prończuk M., Schmidt J Relations between site conditions and endophyte colonization of grasses in Poland. XXVIII Meeting of the Eucarpia Fodder Crops and Amenity Grasses Section: Sustainable use of genetic diversity in forage crops and turf breeding. Book of Abstracts, La Rochelle, France, May, 2009, str Żurek G., Wiewióra B., Ochodzki P., Żurek M Ergovaline contents in grasses from semi-natural grasslands in Poland. Proceedings of the 7th International Herbage Seed Conference, Dallas, Texas, USA April, 2010: Żurek G., Wiewióra B., Gozdowski D Analiza występowania grzybów endofitycznych na trawach użytków zielonych w Polsce w aspekcie zróżnicowania bioklimatycznego i przestrzennego. Ogólnopolska Konferencja Naukowa z cyklu Szata roślinna łąk w procesie przemian Roślinność łąkowa w zróżnicowanych warunkach użytkowania, Minikowo, września 2011: Wiewióra B., Żurek G., Żurek M., Ochodzki P Ocena potencjalnego zagrożenia związanego z obecnością grzybów endofitycznych w trawach na wartość paszową łąk i pastwisk. Ogólnopolska Konferencja Naukowa Optymalizacja paszowej funkcji łąk i pastwisk, Racot : str Żurek G., Wiewióra B., Gozdowski D Relations between bioclimatic variables and endophyte colonization of grasses in Poland. Grassland Science in Europe, Book of Abstracts: str Żurek G., Wiewióra B Obecność symbiontów grzybowych z rodzaju Neotyphodium w ekotypach traw na terenie Polski. V Ogólnopolska Konferencja Zasobów Genowych Roślin, Roślinne zasoby genowe biologiczną podstawą rozwoju rolnictwa, Rogów, września, PAN, OB-CZRB w Powsinie, Warszawa, Streszczenia: Wiewióra, B., Żurek, G The effect of endophyte presence on biotic and abiotic stress resistance of perennial ryegrass (Lolium perenne L.) plants. Acta Phytopathologica Sinica 43 (suppl.), 194 pp. Łącznie: 9

21 Korzyści, wynikające z realizacji zadania: Korzyści ekonomiczne: Identyfikacja potencjalnego zagrożenia dla zwierząt, wynikającego z obecności nadmiernych ilości toksyn w paszy. Wskazanie czynnika sprawczego (endofity) oraz możliwości rozprzestrzeniania się zagrożenia (mieszanki nasion, zainfekowane rośliny). Korzyści środowiskowe: Utrzymanie oraz podnoszenie bioróżnorodności użytków zielonych jest najlepszą metodą przeciwdziałania nadmiernej koncentracji toksyn w paszy. Korzyści społeczne: Ograniczenie ryzyka skażenia paszy nadmierną ilością toksyn przyczyni się do poprawy produktywności bydła a tym samym zwiększy realne dochody rolników, uzyskiwane w tym sektorze produkcji.

22 Dziękuję za uwagę