«Метеорологические предпосылки накопления микотоксинов

(фумонизинов) в зерне кукурузы при созревании»

Накопление микотоксинов в зерне кукурузы представляет собой серьезную угрозу

как

для

продовольственной

безопасности,

так

и

для

качества

кормовой

базы

животноводства, при этом ведущую роль в данном процессе играют не столько

агротехнические

приемы,

сколько

специфические

метеорологические

условия,

складывающиеся в период созревания и уборки. Фумонизины — группа вторичных

метаболитов грибов рода Fusarium (преимущественно F. verticillioides и F. proliferatum) —

являются наиболее распространенными контаминантами кукурузы в условиях умеренного

климата, а их биосинтез напрямую детерминирован температурным режимом и

влажностью воздуха на финальных этапах онтогенеза растения. В отличие от других

токсинов, таких как дезоксиниваленол (ДОН), развитие которых жестко связано с

дождливой погодой в фазу цветения, накопление фумонизинов характеризуется высокой

вероятностью именно в периоды «теплой засухи» или чередования проливных дождей с

интенсивной солнечной радиацией в фазу молочно-восковой и восковой спелости.

Биологический механизм этого явления заключается в том, что грибы Fusarium

способны проникать в растение системно еще на ранних стадиях вегетации, находясь в

латентном состоянии внутри тканей початка, однако активация генов поликетидсинтазы,

отвечающих за выработку микотоксинов, происходит исключительно при возникновении

у

растения

физиологического

стресса.

Оптимальными

метеорологическими

предпосылками для запуска этого процесса считаются среднесуточные температуры

воздуха в диапазоне от +20°C до +30°C в сочетании с относительной влажностью выше

75–80% либо выпадением осадков более 10 мм в неделю непосредственно перед уборкой.

При таких условиях устьица листьев остаются открытыми дольше обычного для

поддержания транспирации, что облегчает проникновение конидий гриба из атмосферы

внутрь оберток початка, а микроповреждения насекомыми (например, стеблевым

мотыльком)

создают

ворота

инфекции,

через

которые

патоген

внедряется

непосредственно в зерновку.

Особую опасность представляет явление термической инверсии в ночные часы во

второй половине августа и сентябре, когда высокая дневная температура (+28...+32°C)

сменяется резким падением влажности воздуха без существенного охлаждения, что

приводит к растрескиванию перикарпия (оболочки) зерна. Через эти микротрещины,

вызванные стрессом от перепада влаги, грибница проникает в эндосперм, где находит

богатую

углеводами

среду

для

активного

спороношения

и

токсинообразования.

Исследования

показывают,

что

даже

кратковременное

(48–72

часа)

воздействие

экстремально высоких температур в сочетании с сухим ветром («суховей») в период

накопления сухого вещества снижает осмотическое давление в клетках зерна, заставляя

его выделять сахара на поверхность зерновки в виде экзоосмоса; эти выделения служат

идеальной питательной средой для сапротрофного мицелия Fusarium, уже находящегося

на поверхности.

Критическим фактором является также задержка сроков уборки: если созревание

проходит при стабильно теплой и влажной погоде (так называемый «индейский летний»

период), процесс сушки зерна на корню замедляется, влажность зерновки долго

удерживается на уровне 25–30%, что создает идеальный инкубатор для развития грибка. В

то время как быстрое высушивание зерна до влажности ниже 18% останавливает

метаболическую активность патогена, затяжные туманы и росы в сентябре поддерживают

микроэкологию початка в зоне высокого риска. Более того, существует прямая

корреляция между дефицитом влаги в июле (когда закладывается количество рядов зерен)

и накоплением токсинов в сентябре: ослабленное засухой растение обладает сниженным

иммунитетом и тонкими покровными тканями, что делает его легкой мишенью для

колонизации грибом в последующий влажный период.

Ситуация усугубляется тем, что стандартные фунгицидные обработки, проводимые

в фазу выметывания метелки, практически неэффективны против фумонизинов, так как

инфекция носит скрытый (эндофитный) характер, а сами токсины начинают активно

синтезироваться только тогда, когда химическая защита уже утратила свою силу. Таким

образом, прогнозирование уровня загрязнения зерна становится задачей климатического

мониторинга: алгоритмы оценки рисков должны учитывать не просто сумму осадков, а

индекс

гидротермического

стресса,

рассчитываемый

как

произведение

средней

температуры на влажность воздуха в течение последних 20 дней перед планируемой датой

комбайнирования. Теоретически доказано, что при превышении порогового значения

данного индекса (условно T×RH>5000T \times RH > 5000T×RH>5000) концентрация

фумонизинов может превысить допустимые нормы для пищевых продуктов даже на

генетически устойчивых гибридах, поскольку механизмы устойчивости растений часто

направлены на сдерживание визуальной гнили, но не всегда блокируют невидимый

биохимический синтез яда самим патогеном внутри семени.

В

заключение

следует

отметить,

что

глобальные

изменения

климата,

выражающиеся в смещении сезонов и увеличении частоты аномально теплых осенних

периодов

в

традиционных

зонах

возделывания

кукурузы,

переводят

проблему

микотоксикозов из разряда случайных биологических событий в категорию системных

климатических рисков, требующих пересмотра технологий послеуборочной подработки и

внедрения систем предиктивной аналитики на основе данных метеостанций IoT для

своевременного принятия решения о десикации посевов с целью принудительного

прерывания благоприятного для грибка микроклимата.

Список литературы

1.

Павлова М.В., Смирнов А.Е. Влияние погодных условий конца вегетации на

токсинообразование Fusarium spp. // Вестник защиты растений. — 2023. — № 3.

2.

Савич В.И., Сычев В.Г. Агрономическая химия... — М.: ВНИИА, 2021.

3.

Тютерев

С.Л.

Стресс-физиология

кукурузы

и

пути

повышения

ее

продуктивности. — СПб, 2022.