Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Fusarium head blight is a large problem world wide which reduces the yields and the quality of small grains. Shrunken kernels with decreased thousand kernel weight as an effect and pro-duction of mycotoxins are some of the problems caused by infection of Fusarium spp. To avoid toxin contaminated bulks to enter the food and feed chain it is important to have tools for prediction and analysis of the fungi and toxins. Good prediction methods are also impor-tant in the breeding industry since early identification in trials of lines with high resistance or susceptibility simplify the work.

To compare different techniques for these objectives this project was initiated. The project aims to investigate the relationships between visible symptoms of Fusarium head blight, DON and T-2 toxin concentrations in the crop at different stages of crop development and ergoste-rol concentrations. Furthermore some fungi possibly causing the infections were identified. The project was carried out in oats, spring wheat and winter wheat at four locations in North-ern Europe; two in Sweden and two in Germany during 2010.

The study shows that DON concentrations increase during crop development but for T-2 toxin no such relationship could be observed. It also shows that the relation between toxin concen-trations and ergosterol concentrations is quite complex; high ergosterol concentrations does not necessarily indicate high toxin concentrations but high toxin concentrations are always associated with high ergosterol concentrations. This means that a low threshold value of er-gosterol concentrations eliminates all volumes with high toxin concentrations but may as well remove some of the material with low toxin concentrations.

The results of the isolation of fungi are somehow confusing since some samples contaminated with toxin did not contain any of the investigated Fusarium species that could explain the toxin production. This is partly explained by other toxin producing fungi not included in this study but might also be explained with trichothecenes (e.g. DON or T-2 toxin) produced by F. avenaceum. F. avenaceum showed positive results for samples containing DON and T-2 toxin but no study has confirmed this fungus to produce DON or T-2 toxin. Some earlier research has, however, suggested the connection between trichothecenes and F. avenaceum.

The study concluded that the tools used for analysing Fusarium head blight and mycotoxins produced by Fusarium spp. have to be adapted to the objectives of the analysis and to the cultivar and conditions in the area. The most precise method may not be the best if a fast answer is desired while the faster method may be enough to make a prediction or an estimation of the toxin concentrations.

Axfusarios är en svampsjukdom orsakad av Fusarium spp. och är ett stort problem världen över. Följderna av en infektion är dels skördeminskningar, då skrumpna kärnor leder till lägre tusenkornvikt, men infektionen kan även orsaka kvalitetsproblem då det i vissa fall produceras mykotoxiner. För att undvika toxinkontamination av foder och livsmedel är det viktigt att det finns effektiva metoder för att förutspå och analysera svampen och de toxiner som innebär risker vid konsumtion. Effektiva metoder för att förutspå kontamination av Fusarium, och toxiner bildade av svampen, är också viktiga inom förädlingsindustrin där tidiga observationer av linjer med hög eller låg tolerans mot Fusarium-infektion och toxinproduktion förenklar arbetet.

För att jämföra olika metoder för kvantifiering och analys av Fusarium-infektion och myko-toxiner initierades detta projektet med målet att undersöka sambandet mellan synliga symtom av axfusarios, koncentrationen av mykotoxinerna DON och T-2 toxin i grödan vid olika tid-punkter och ergosterolkoncentrationen. Dessutom analyserades vissa arter av Fusarium spp. som möjligen skulle kunna orsaka infektionen. Studien utfördes i havre, vårvete och höstvete på fyra platser i norra Europa under 2010.

Studien visar att DON-koncentrationen ökar med grödans utveckling medan man för T-2 tox-in inte kan se något liknande samband. Studien visar också att sambandet mellan toxinkon-centration och ergosterolkoncentration är komplext då hög ergosterolkoncentration inte nöd-vändigtvis tyder på hög toxinkoncentration, men hög toxinkoncentration kan alltid kopplas till en hög ergosterolkoncentration. Detta innebär att ett lågt gränsvärde för ergosterolkoncentra-tion skulle utesluta samtliga kvantiteter med hög toxinkoncentration men dessutom skulle kvantiteter med låga toxinkoncentrationer kunna uteslutas i detta urval.

Resultatet från identifieringen av Fusarium-arter är något förbryllande då det i vissa toxinkon-taminerade prover inte kunde identifieras någon av de undersökta svamparterna. Detta kan troligen förklaras med toxinproduktion av andra Fusarium-arter som inte ingick i studien. Dessutom kunde det i flera fall konstateras att den enda av de undersökta svamparterna som identifierades var Fusarium avenaceum, vilken tidigare endast i ett fåtal studier har föreslagits som producent av DON och T-2 toxin.

Slutsatserna av studien är att metoder för att analysera axfusarios och mykotoxiner produce-rade av Fusarium spp. måste anpassas väl till det syfte analysen har och till grödan och de förutsättningar som råder i det aktuella området. Den mest noggranna analysen är inte alltid den bästa om det är snabba analyssvar som krävs medan en sådan metod kanske inte uppfyller de krav som finns på att uppskatta omfattningen av angreppet.