Раздел 2. Сельскохозяйственная микробиология эпифитная микрофлора растений Эпифиты, их состав и функции

Поверхность всех органов и частей растения обильно заселена микроорганизмами. Эти микроорганизмы называются микроорганизмами филлосферы, или эпифитными (от греч. epi – над и phyton – растение). Эпифитная микрофлора развивается на наземных частях растений и не оказывает вредного воздействия на них при жизни, не участвует в процессах порчи зерна, плодов и овощей. Эпифитные микроорганизмы существуют как олиготрофы, т.е. за счёт очень малых количеств питательных веществ – продуктов, выделяемых растением в процессе жизнедеятельности, и способствуют освобождению тканей растений от продуктов их обмена.

Эти микроорганизмы, живя на поверхности растений, приобрели в процессе эволюции устойчивость к фитонцидам, периодическим колебаниям влажности, солнечной радиации. Кроме того, эпифиты (антагонисты) осуществляют защиту растения, являясь барьером на пути фитопатогенных бактерий и грибов, тем самым участвуя в усилении природного иммунитета растения.

При нормальных условиях уборки и хранения растений состав эпифитов типичен и постоянен.

В составе этой микрофлоры наиболее часто (до 80–90%) встречаются бактерии из рода Erwinia – E. herbicola («травяная палочка» – грамотрицательная, мелкая (1–3 × 0,7 мкм), бесспоровая, подвижная (моно- или лофотрих) бактерия, факультативный анаэроб), из рода Pseudomonas, молочнокислые бактерии (до 10%), микрококки, споровые бактерии (в основном аэробные), из рода Bacillus – B. mycoides и B. megatherium (до 2%), в незначительных количествах встречаются споры грибов (не более 5–7%), дрожжи и актиномицеты.

После уборки растений эпифиты остаются на поверхности зерна, овощей, фруктов, сена и т.д.

Численный и видовой состав эпифитной микрофлоры растений в значительной степени зависит от температуры и влажности среды. В жаркую и сухую погоду появляются B. subtilis. В условиях влажной и прохладной погоды часто развиваются мицелиальные грибы родов Fusarium, Rhisopus. На зерне при повышенной влажности и на морозобойном зерне часто выделяют Pseudomonas fluorescens и Fusarium, реже – Penicillium. Микрококки, бациллы, дрожжевые грибы выявляются в значительных количествах лишь во влажном зерне, которое не было своевременно подсушено после обмолота и хранилось в ворохе в течение 3–4 суток при температуре выше 10 ^оС, имело признаки самосогревания. Промороженное и перегретое зерно в равных условиях, вследствие более активного развития в нём микрофлоры, особенно плесеней хранения, может испортиться значительно быстрее нормального.

Среди полевых грибов, т.е. обнаруживаемых на зерне злаковых, бобовых, масличных культур сразу после уборки, присутствуют несовершенные грибы родов Alternaria, Helminthosporium, Fusarium, Dematium.

Выявлена видовая специфичность полевых грибов для зерна той или иной культуры. На зерне пшеницы, ячменя, риса постоянно выявляются виды Alternaria, Helminthosporium. Для кукурузы характерны виды родов Fusarium и Cephalosporium, на зерне овса, кроме названных родов, нередко присутствуют грибы рода Trichoderma, а на зерне гречихи – грибы рода Ascochyta.

При относительной влажности воздуха не более 80% на зерне пшеницы, ячменя, овса, ржи, риса, кукурузы преобладают виды Alternaria, которые не уменьшают всхожесть зерна, и она остаётся в пределах 95–98%.

При влажной погоде зерно заражено грибами Alternaria, Helminthosporium, Fusarium. Всхожесть зерна понижена или полностью отсутствует. При посевах смывов с данного зерна поверхностная микрофлора не выявляется.

В связи с высокой потребностью во влаге полевые грибы на хранящемся зерне не развиваются.

Кроме полевых грибов, к типичной зерновой микрофлоре относят грибы родов Aspergillus, Penicillium, Rhisopus. Они обнаруживаются на хранящемся зерне, что при определённых условиях становится основной причиной его самосогревания и порчи. Эти грибы называют плесенями хранения. Они относятся к ксерофилам и нетребовательны к влаге в отличие от полевых грибов, которые являются гидрофилами и чувствительны к отсутствию влаги. Аспергилловые грибы-ксерофилы (Asp. restrictus и Asp. glaucus) развиваются на сухих субстратах – зерне ячменя, пшеницы, овса, ржи, риса, кукурузы и др., в результате чего возрастает влажность зерна и создаются условия для развития мезофилов Asp. candidus, Asp. flavus, Asp. ochraceus, Penicillium. Такие грибы, как Asp. fumigatus, Asp. niger, обычно не участвуют в порче зерна в хранилищах до тех пор, пока влажность не придёт в равновесие с относительной влажностью выше 90%.

Полное отсутствие или незначительное содержание плесеней хранения на созревающем и свежеубранном зерне обусловлено губительным действием солнечной радиации на прозрачные споры этих грибов. После обмолота при хранении в ворохе или любом хранилище, где исключено действие солнечного света, плесени хранения вследствие биологических особенностей получают преимущество в развитии по сравнению с полевыми грибами.

В результате исследований установлено, что воздух хранилищ (особенно дозаторной и сепараторного отделения, где проводят очистку зерна) сильно заражён спорами грибов. В 1 м³ может содержаться от 35 до 90 тыс. спор. Преобладали виды Asp. glaucus, Asp. nidulans, Asp. flavus, Penicillium sp. Виды Alternaria, Fusarium, Cladosporium выявлялись в единичных количествах.

Плесени хранения способны развиваться при широком диапазоне температур. Среди аспергилловых грибов есть термотолерантные виды, развивающиеся при повышенных температурах (50–55 ^оС) и участвующие в процессе самосогревания зерна и кормовых продуктов. Среди пеницилловых грибов немало психротолерантных видов, для развития которых не являются препятствием низкие температуры (до –5 ^оС).

При нарушении условий хранения семян (повышение влажности) резко изменяется чувствительность микроорганизмов и процентное соотношение между различными группами: уменьшается количество полезной микрофлоры, и резко возрастает число споровых форм бактерий, обнаруживаются микрококки, значительное количество грибов, относящихся к плесеням хранения.

Вследствие широкого распространения, высокой ферментативной активности, нетребовательности к недостатку влаги, способности к выживанию в условиях повышенных и пониженных температур, при недостатке кислорода и избытке углекислоты в окружающей среде плесени хранения влияют на ухудшение качества и вызывают порчу хранящегося зерна и продуктов его переработки.

На поверхности растений и семян могут встречаться фитопатогенные и патогенные виды бактерий и грибов (они попадают с частичками пыли или с капельками влаги из воздуха, с частичками почвы, с испражнениями животных и людей, переносятся насекомыми). Это возбудители микозов зерновых культур: твёрдая и мокрая головня в виде головнёвых мешочков или заспоренного зерна, спорынья в виде склероциев рожков, щуплое фузариозное зерно.

Партии зерна, содержащего фитопаразиты, необходимо подвергать дополнительной подработке и размещать отдельно от партий здорового зерна. Грибные болезни – микозы – резко снижают урожайность, ухудшают качество зерна и продуктов его переработки, нередко придают им ядовитые свойства. Пищевые и кормовые отравления грибкового происхождения получили название микотоксикозов. Наиболее частыми возбудителями микотоксикозов являются спорынья и грибы рода Fusarium, вызывающие фузариозы. Они широко распространены, особенно в районах с влажным, прохладным климатом, и поражают не только зерновые (пшеницу, рожь, просо, ячмень, кукурузу), но и овощные культуры (картофель, свёклу), некоторые виды плодов. Некоторые виды Fusarium накапливают токсины, которые устойчивы к действию высоких температур и сохраняются при варке крупы и выпечке хлеба, – F. graminearum и F. sporotrichiella.

Кроме сапрофитных и фитопатогенных микроорганизмов, на свежеубранное зерно могут попадать патогенные микробы – возбудители инфекционных заболеваний человека и животных. Они не размножаются на растении и находятся в состоянии анабиоза. Попадая с кормом в организм животного, они могут вызвать у него токсикоз или инфекционные заболевания, передающиеся человеку (зоонозы).

Зерно – неблагоприятная среда для развития патогенных микроорганизмов, но в течение определённого периода зерно может исполнять роль косвенного передатчика той или иной инфекции. При работе с зерном следует соблюдать правила личной гигиены. Необходимо строго соблюдать инструкции по очистке и дезинфекции зернохранилищ, мукомольных предприятий, складов и других помещений, предназначенных для хранения зерна и продуктов его переработки.

При оценке качества и безвредности зерна в первую очередь необходимо учитывать степень заражённости его грибной флорой, главным образом видами Aspergillus и Penicillium, являющимися продуцентами веществ с токсичными свойствами и токсинов – афлатоксинов (аспергилловые грибы), обнаруживаемых во всех видах зерна. Особенно подвержены накоплению патогенных микроорганизмов шроты, отруби и другие комбикорма. Афлатоксины не разрушаются при высоких температурах и сушке.

Поэтому видовой состав микроорганизмов используется как показатель качества хранящегося зерна, муки, круп и кормов.