Новый быстрый и точный метод выявления токсинов в зерновых культурах
Фузариоз колоса (FHB) — грибковое заболевание, поражающее развитие зерна, — ежегодно наносит ущерб в миллионы долларов канадским зерновым культурам, таким как ячмень, пшеница и овес.
Из-за потепления климата и интенсификации земледелия фузариоз распространяется по прерийным провинциям. Зараженное зерно часто имеет более низкое качество и вес, а также может быть непригодным для потребления человеком и животными.
Это связано с тем, что в процессе фузариозной инфекции вырабатываются микотоксины, такие как дезоксиниваленол (DON). В тяжелых случаях это может снизить рыночную стоимость урожая до нуля. У животных, потребляющих корм с высоким уровнем DON, может наблюдаться замедление роста, снижение фертильности и иммунного ответа. В худших случаях токсины могут привести к гибели животного. Потребление микотоксинов с пищей также может иметь долгосрочные последствия для здоровья человека.
Поскольку микотоксины, такие как DON, не разрушаются при переработке (помоле, выпечке или соложении), тестирование зараженного зерна на концентрацию DON становится критически важным. Для ограничения содержания микотоксинов в пище и кормах установлены нормативы максимально допустимых концентраций, и при их превышении продукция не может продаваться.
Селекция на низкое содержание DON в зерновых культурах является важной мерой контроля заболевания.
«Проблема заключалась в том, что у селекционеров и исследователей не было способа измерить DON, который был бы одновременно быстрым и точным», — сказал научный сотрудник CDC Липу Ван.
Ван и исследователь из USask Рэнди Кутчер разработали новый способ тестирования на DON. Он включает:
- Одностадийную экстракцию микотоксинов с использованием химического растворителя ацетонитрила.
- Прямую инъекцию экстракта в масс-спектрометр для идентификации и количественного определения токсинов.
Этот метод устраняет длительный процесс разделения соединений, снижает стоимость и обеспечивает высокую чувствительность и точность по сравнению с другими методами.
«Анализ, который ранее занимал 20 минут на образец, теперь можно выполнить менее чем за две минуты, что очень важно при тестировании тысяч образцов, — отметил Ван. — Этот новый метод предлагает селекционерам гораздо более эффективный способ отбора линий пшеницы или ячменя, накапливающих меньше DON».
Потенциальное использование нового метода зерновыми компаниями может повысить гарантии качества для зерновой отрасли на внутреннем и экспортном рынках.
«Наши клиенты не хотят никаких загрязнителей — никаких токсинов — в нашем зерне, — сказал Кутчер. — Это также может помочь в принятии решения о том, следует ли перерабатывать зерно в пищу или в корм для животных».
Исследовательская группа уже применяет новый тест на микотоксины в своей программе патологии растений в CDC, используя масс-спектрометр в Колледже фармации и питания. Они стремятся расширить диагностическое тестирование с помощью научных сотрудников, заинтересованных селекционеров и клиентов.
Команда также разработала способ идентификации и количественного определения других токсинов, что предоставляет мощный инструмент для обнаружения новых типов микотоксинов в недавно выведенных сортах зерновых культур.