Ежегодно из-за массовых вспышек спорыньи пшеницы в отдельных регионах урожайность снижается на 10—15%, а в неблагоприятные годы потери достигают до 25%. Снижение урожайности пшеницы пропорционально количеству инфицированных колосьев.
Прорастание склероциев спорыньи, снижает качество и количество урожая, влияет на качество муки и зерна. На одном колосе бывает от 1 до 5 склероциев. Вред развивающейся спорыньи заключается не только в снижении количества урожая. Примесь пшеницы, пораженной спорыньей, придает ядовитые свойства муке.
Начиная с 1995 года спорынья активно распространялась в посевах пшеницы и всех зерновых культур, больше всего поражая озимые.
Влияние спорыньи на организм человека
Спорынья вызывает снижение урожайности, но более значимым является наличие в зерне склероций. Вред спорыньи для человека в том, что ее склероции содержат токсичные алкалоиды (эрготамин, эрготоксин, эргометрин, эргин и др.) — органические вещества, производимые злаками, хвощами, папоротниками и грибами.
Они опасны для теплокровных организмов и вызывают сужение кровеносных сосудов. Многие из них — сильные яды, вызывающие серьезные отравления. Заболевание связано с поражением центральной нервной системы и отличается следующими симптомами:
- судороги мышц,
- слабость, головокружение, потеря сознания,
- желудочно-кишечные расстройства,
- бред, тревога, приступы страха,
- изменение восприятия в результате повреждения тканей головного мозга,
- психические расстройства (галлюцинации).
В старину болезнь, появлявшуюся из-за употребления хлеба из этой зараженной муки, называли «злые корчи».
Алкалоиды, содержащиеся в склероции, могут вызывать выкидыши. Загрязненное зерно в количестве более 0,1% не подходит для производства корма или этанола, т.к. ядовито для животных и человека. Примесь склероциев в муке более чем 0,05% делает ее опасной для живых существ.
Алкалоиды спорыньи не разрушаются при термической обработке. Отравление спорыньей характеризуется большой степенью летальности (дозировка 5 г смертельна), но все зависит от здоровья и выносливости организма, возраста, массы тела и пола человека.
Применение в медицине
В небольших дозах вещество является лекарственным средством, так как в рожках содержатся эрготамин и эргометрин — кровоостанавливающие и родовспомогательные средства. Алкалоиды винкристин и винбластин в медицине используются в качестве противоопухолевых средств.
Массово применяются алкалоиды спорыньи в гинекологии как средство, стимулирующее сокращение матки, оказывающее сосудосуживающее действие. Натуральные алкалоиды спорыньи и их синтетические аналоги применяют при проведении медикаментозного аборта и т.д.
До 60-х гг. 20 века склероции собирали на зараженных колосьях, а затем искусственно разводили в специальных сельских хозяйствах. В 21 веке алкалоиды получают в результате ферментации, выращивая склероции гриба в искусственной питательной среде.
Развитие заболевания
Возбудители заболевания — грибки пурпурной спорыньи (Claviceps purpurea). Общее название болезни, вызываемой грибами рода Claviceps, называется эргот. Поражает около 400 видов растений из семейства злаковых (Poaceae).
Спорынья — болезнь зерновых культур. В основном поражению подвержены посевы озимой ржи, реже пшеницы и тритикале. Это спорадическая форма спорыньи, которая зимует в земле в виде конидий, прорастающих весной. Источники инфекции: земля со склероциями, ветер, насекомые. Заражение злаков спорыньей происходит через распространение азигот ветром и насекомыми в период цветения. Инфицируются только полностью раскрывшиеся цветки. Источником первичного заражения служат конидии (экзогенные споры бесполого спороношения).
Плантации, где не была проведена предпосевная обработка или высеяны семена неизвестного происхождения, уязвимы для инфекции. Возникновение заболевания наблюдается на самосевах, от которых азиготы могут переноситься ветром на культивируемые поля.
Стоит знать, что продолжительность жизни зимующего гриба (спорыньи пурпурной) составляет 3 года.
Весной споры прорастают в виде нитевидных стеблей, заканчивающихся красно-коричневым вздутием (шарообразные головки стром). В стромах формируются многочисленные аскоспоры (в аске – сумке), созревающие во время цветения. Они распространяются ветром и поражают молодые стебли цветущих растений. На пораженных стеблях развиваются конидии гриба. На здоровые растения конидии переносятся насекомыми, которых привлекают сладкие выделения, что способствует распространению спорыньи. Ко времени созревания зерна, инфицированная завязь превращается в склероций.
Развитию болезни и инфекции благоприятствует мокрая и дождливая погода. Температуры +10—+14°С и относительная влажность более 70% — идеальная среда для развития спорыньи злаковых. Гонидии прорастают весной, образуя плодовые тела. Интенсивному развитию заболевания также способствуют многочисленные осадки в стадии цветения посевов зерновых.
Симптомы заражения
Патоген спорыньи пшеницы паразитирует на стеблях цветков злаков. Во время цветения на пораженном колосе появляется сладкая желтоватая жидкость, называемая медвяной росой, в которой находятся конидии гриба. Капли этого липкого вещества трудно увидеть. Во время фазы созревания в колосьях на месте некоторых зернышек вырастают коричнево-фиолетовые, практически черные, рогообразные образования — склероции, достигающие в длину от нескольких мм до 6 см. Болезнь происходит в два этапа:
- Claviceps purpurea — законченная стадия,
- Sphacelia segetum — конидиальная стадия.
Маточные рожки внутри белые, их размер зависит от сорта растения и количества инфицированных колосьев. Некоторая часть рожков выпадает из колосьев во время сбора урожая, остальные остаются на них.
Методы борьбы со спорыньей
Закладывая семенной материал на хранение надо быть внимательным, проверяя его на наличие спорыньи, так как она способствует заражению зерна. При выборе сорта пшеницы следует учитывать адаптацию его к климатическим условиям, преобладающих в области культивирования. Рекомендуется выбирать сорта для посева с наивысшей степенью сопротивления инфекции.
Поверхность почвы для разрушения конидий вспахивается (лущение 5—7 см, дискование 10—12 см), проводится глубокая осенняя вспашка (20 см).
Методами борьбы со спорыньей являются:
- сеяние зерен без склероций,
- выбор подходящих, устойчивых сортов, менее восприимчивых к инфекции,
- тщательный отбор семенного материала,
- очистка зерна и своевременный посев,
- правильные и тщательные агротехнические операции (глубокая вспашка),
- сбалансированное азотное удобрение,
- ротация растений,
- уничтожение самосевов и сорняков,
- правильный севооборот (перерыв 3—4 года) и оптимальное количество зерна на м2,
- применение фунгицидов.
Конидии на здоровых растениях быстро прорастают и поражают колос. Весной, чтобы снизить распространение грибка рекомендуется избавляться (обкашивать) обочины от дикорастущих злаков до 800—1000 м. Также стоит проводить подкормку азотными удобрениями (30—35 кг/га), что способствует не только интенсивному росту зерновых, но и угнетает прорастание склероциев (до 50%), находящихся на глубине 1—2 см или же на поверхности.
Комплексные методы защиты
С января 2014 года применяется комплексная защита озимой пшеницы. Основой служит оптимальное использование естественных свойств полей и культивируемых сортов с применением безопасного и необходимого количества удобрений и химических средств для защиты растений.
Рациональная обработка должна обеспечить оптимальную структуру и плотность грунта, повысить его биологическую активность, способствовать накоплению воды и уменьшить количество сорняков и азигот, создавая условия для быстрых и равномерных всходов.
Значительный технический прогресс в сельском хозяйстве, связанный с внедрением в производство машин нового поколения, приводит к изменениям в подготовке земли и является одним из факторов повышения урожайности, который играет важную роль в осуществлении комплексной борьбы с паразитом пшеницы — спорыньей пурпурной.
В программах комплексной защиты сначала используются нехимические агротехнические методы. Следующий этап химические обработки для уменьшения патогенов, угрожающих урожаю пшеницы. Когда нехимические методы не позволяют удерживать заболевание ниже порога вредоносности применяются химикаты.
Вред спорыньи
Белорусские исследователи для подавления развития конидиальной стадии и защиты зерновых в стадии колошения рекомендуют проведение фунгицидных обработок тилтом 500 мл/га, фоликуром 1000 мл/га и альто-супер 400 мл/га. Обработка во время цветения посевом этими препаратами снижало поражение спорыньей на 32—50%.
Высокая влажность на плантации, связанная с плотным посевом, способствует развитию инфекции, виновной в заболевании колосьев пшеницы, стеблей и листьев.
Оптимальная посадка не позволяет массово развиваться патогенам. Соответствующая изоляция озимых пшеничных культур от яровой пшеницы — это один из способов избежать инфицирования спорыньей и повысить качество зерна.