STUDY OF FUNGI OF THE FUSARIUM GENUS: IDENTIFICATION, TOXICITY AND IMPACT ON GRAIN

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article presents an overview of modern studies Fusarium genus of fungi, one of the most dangerous phytopathogens in agriculture. These cosmopolitan soil microorganisms from the Ascomycota division cause serious plant diseases and produce mycotoxins, which leads to large economic losses. The main attention is paid to the species diversity of Fusarium fungi, their toxicity and impact on agricultural crops. The study of these aspects is important for minimizing crop losses, preventing accumulation of mycotoxins in products and ensuring food security. In Russia, seed, food and feed grain contamination with fungi of the Fusarium genus remains a serious phytosanitary and economic problem. Data analysis for the last decade confirms that there are no wheat varieties in the world that are resistant to these pathogens, which makes it impossible completely eliminate the accumulation of mycotoxins in grain. It has been established that mycotoxins have the ability to persist in the soil and be transferred to the phytomass of subsequent generations of agricultural crops, that causes long-term agroecological risks.

About the authors

A. V Pigalov

All-Russian Research Institute of Plant Quarantine

Email: antonpigalov25@gmail.com
Junior Researcher village Bykovo, Moscow Region, Russia

Ts. S Garibian

All-Russian Research Institute of Plant Quarantine

PhD in Engineering Sciences village Bykovo, Moscow Region, Russia

T. A Surina

All-Russian Research Institute of Plant Quarantine

PhD in Biological Sciences village Bykovo, Moscow Region, Russia

N. K Kostin

All-Russian Research Institute of Plant Quarantine

village Bykovo, Moscow Region, Russia

A. A Soloviev

All-Russian Research Institute of Plant Quarantine

Grand PhD in Biological Sciences village Bykovo, Moscow Region, Russia

References

  1. Афанасенко О.С. Проблемы создания сортов сельскохозяйственных культур с длительной устойчивостью к болезням // Защита и карантин растений. 2010. № 3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/problemysozdaniyasortov-selskohozyaystvennyh-kultur-s-dlitelnoyustoychivostyuk-boleznyam.
  2. Afanasenko O.S. Problemy sozdaniya sortov sel’skohozyajstvennyh kul’tur s dlitel’noj ustojchivost’yu k boleznyam // Zashchita i karantin rastenij. 2010. № 3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/problemy-sozdaniya-sortov-selskohozyaystvennyhkultur-s-dlitelnoy-ustoychivostyu-k-boleznyam.
  3. Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю., Орина А.С., Гогина Н.Н. Распространение и видовое разнообразие грибов Fusarium – продуцентов трихотеценовых микотоксинов группы А в зерне из Зауралья и Западной Сибири // Современные проблемы экспериментальной и клинической токсикологии, фармакологии и экологии: сб. тез. докл. Межд. науч.-практ. конф. Казань, 09–10 сент. 2021. Казань: Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности, 2021. С. 156–160.
  4. Gavrilova O.P., Gagkaeva T.Yu., Orina A.S., Gogina N.N. Rasprostranenie i vidovoe raznoobrazie gribov Fusarium – producentov trihotecenovyh mikotoksinov gruppy A v zerne iz Zaural’ya i Zapadnoj Sibiri // Sovremennye problemy eksperimental’noj i klinicheskoj toksikologii, farmakologii i ekologii : sb. tez. dokl. Mezhd. nauch.-prakt. konf., Kazan’, 09–10 sent. 2021. Kazan’: Federal’nyj centr toksikologicheskoj, radiacionnoj i biologicheskoj bezopasnosti, 2021. S. 156–160.
  5. Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П., Левитин М.М., Новожилов К.В. Фузариоз зерновых культур // Приложение к журналу Защита и карантин растений. 2011. № 5.
  6. Gagkaeva T.Yu., Gavrilova O.P., Levitin M.M., Novozhilov K.V. Fuzarioz zernovyh kul’tur // Prilozhenie k zhurnalu Zashchita i karantin rastenij. 2011. № 5.
  7. Гагкаева Т.Ю. Эколого-популяционные исследования гриба Fusarium graminearum Schwabe и фузариозоустойчивость пшениц и эгилопсов. Дис. …канд. биол. наук. С.-Пб, 1994.
  8. Gagkaeva T.Yu. Ekologo-populyacionnye issledovaniya griba Fusarium graminearum Schwabe i fuzariozoustojchivost’ pshenic i egilopsov. Dis. …kand. biol. nauk. S.-Pb, 1994.
  9. Дудников М.В. Генетический полиморфизм яровой тритикале по устойчивости к патогенному комплексу возбудителей фузариоза колоса в условиях Московской области: дис. … канд. биол. наук: 03.02.07. 2012. 12 с.
  10. Dudnikov M.V. Geneticheskij polimorfizm yarovoj triticale po ustojchivosti k patogennomu kompleksu vozbuditelej fuzarioza kolosa v usloviyah Moskovskoj oblasti: dis. … kand. biol. nauk: 03.02.07. 2012. 12 s.
  11. Костерина Н.А. Анализ современного состояния проблемы фузариоза колоса и зерна пшеницы в Российской Федерации // АВУ. 2023. № 5 (234). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-sovremennogo-sostoyaniyaproblemyfuzarioza-kolosa-i-zerna-pshenitsy-v-rossiyskoyfederatsii.
  12. Kosterina N.A. Analiz sovremennogo sostoyaniya problemy fuzarioza kolosa i zerna pshenicy v Rossijskoj Federacii // AVU. 2023. № 5 (234). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-sovremennogo-sostoyaniya-problemy-fuzariozakolosa-i-zerna-pshenitsy-v-rossiyskoy-federatsii.
  13. Костин Н.К., Кузнецова А.А., Копина М.Б., Белошапкина О.О. Культурально-морфологические особенности видов Fusarium oxysporum и Fusarium brachygibbosum, ассоциированных с растениями земляники садовой // Плодоводство и ягодоводство России. 2022. Т. 71. С. 69–81. https://doi.org/10.31676/2073-4948-2022-71-69-81
  14. Kostin N.K., Kuznecova A.A., Kopina M.B., Beloshapkina O.O. Kul’tural’no-morfologicheskie osobennosti vidov Fusarium oxysporum i Fusarium brachygibbosum, associirovannyh s rasteniyami zemlyaniki sadovoj // Plodovodstvo i yagodovodstvo Rossii. 2022. T. 71. S. 69–81. https://doi.org/10.31676/2073-4948-2022-71-69-81
  15. Максимов И.В. Шеин М.Ю., Бурханова Г.Ф. РНКинтерференция в защите растений от грибной и ооми цетной инфекции // Прикладная биохимия и микробиология. 2023. Т. 59. № 3. С. 219–234. https://doi.org/10.31857/S0555109923030133
  16. Maksimov I.V. Shein M.Yu., Burhanova G.F. RNK-interferenciya v zashchite rastenij ot gribnoj i oomicetnoj infekcii // Prikladnaya biohimiya i mikrobiologiya. 2023. T. 59. № 3. S. 219–234. https://doi.org/10.31857/S0555109923030133
  17. Панковец Е.М., Лях А.Л. Использование иммуноферментного анализа для определения концентрации микотоксинов в органах, тканях и биологических жидкостях (обзор). 2020.
  18. Pankovec E.M., Lyah A.L. Ispol’zovanie immunofermentnogo analiza dlya opredeleniya koncentracii mikotoksinov v organah, tkanyah i biologicheskih zhidkostyah (obzor). 2020.
  19. Пигалов А.В., Соловьев А.А., Гарибян Ц.С. Влияния грибов рода Fusarium на урожайность и качество пшеницы и тритикале и возможности использования РНКинтерференции и малых РНК в борьбе с грибными заболеваниями // Международный конгресс «VIII Съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров, посвященный 300-летию российской науки и высшей школы» : сборник тезисов, Саратов, 14–19 июня 2024 года. С.-Пб: ООО Издательский дом «Петрополис», 2024. С. 663.
  20. Pigalov A.V., Solov’ev A.A., Garibyan C.S. Vliyaniya gribov roda Fusarium na urozhajnost’ i kachestvo pshenicy i tritikale i vozmozhnosti ispol’zovaniya RNK-interferencii i malyh RNK v bor’be s gribnymi zabolevaniyami // Mezhdunarodnyj kongress ”VIII S”ezd Vavilovskogo obshchestva genetikov i selekcionerov, posvyashchennyj 300-letiyu rossijskoj nauki i vysshej shkoly” : sbornik tezisov, Saratov, 14–19 iyunya 2024 goda. S.-Pb: OOO Izdatel’skij dom ”Petropolis”, 2024. S. 663.
  21. Соколова Г.Д., Глинушкин А.П., Антагонисты фитопатогенного гриба Fusarium graminearum, Микология и Фитопатология. 2017. Т. 51. Вып.4.
  22. Sokolova G.D., Glinushkin A.P., Antagonisty fitopatogennogo griba Fusarium graminearum, Mikologiya i Fitopatologiya. 2017. T. 51. Vyp. 4.
  23. Стахеев А.А. и др. Молекулярно-генетические методы в исследовании таксономии и специфической идентификации токсинпродуцирующих грибов рода Fusarium: успехи и проблемы // Сельскохозяйственная биология. 2016. Т. 51. № 3. С. 275–284.
  24. Staheev A.A. i dr. Molekulyarno-geneticheskie metody v issledovanii taksonomii i specificheskoj identifikacii toksinproduciruyushchih gribov roda Fusarium: uspekhi i problemy // Sel’skohozyajstvennaya biologiya. 2016. T. 51. № 3. S. 275–284.
  25. Частухина И.Б., Мещеров А.Р., Рязанов Е.А. и др. Вирулентность грибов рода Fusarium, паразитирующих на зерновых культурах в Средневолжье // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2023. № 4. С. 63–70. https://doi.org/10.12737/2073-0462-2023-63-70
  26. Chastuhina I.B., Meshcherov A.R., Ryazanov E.A. i dr. Virulentnost’ gribov roda Fusarium, parazitiruyushchih na zernovyh kul’turah v Srednevolzh’e // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2023. № 4. S. 63–70. https://doi.org/10.12737/2073-0462-2023-63-70
  27. Шеримбетов А.Г. Молекулярно-генетическая идентификация грибов рода Fusarium Link., поражающих мягкую пшеницу (Triticum aestivum L.) // Современная биология и генетика. 2023. № 3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/molekulyarno-geneticheskaya-identifikatsiyagribovroda-fusarium-link-porazhayuschih-myagkuyupshenitsutriticum-aestivum-l (дата обращения: 01.04.2025).
  28. Sherimbetov A.G. Molekulyarno-geneticheskaya identifikaciya gribov roda Fusarium Link., porazhayushchih myagkuyu pshenicu (Triticum aestivum L.) // Sovremennaya biologiya i genetika. 2023. № 3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/molekulyarno-geneticheskaya-identifikatsiya-gribov-rodafusariumlink-porazhayuschih-myagkuyu-pshenitsu-triticumaestivum-l (data obrashcheniya: 01.04.2025).
  29. Buerstmayr H., Ban T. and Anderson J.A. QTL mapping and marker-assisted selection for Fusarium head blight resistance in wheat: a review // Plant Breeding. 2009. № 128. Р. 1–26. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.2008.01550.x
  30. Druzhinina I., Seidl-Seiboth V., Herrera-Estrella A. et al. Trichoderma: the genomics of opportunistic success. Nat Rev Microbiol. 2011. № 9. Р. 749–759. https://doi.org/10.1038/nrmicro2637
  31. Ekwomadu T.I., Mwanza M. Fusarium Fungi Pathogens, Identification, Adverse Effects, Disease Management, and Global Food Security: A Review of the Latest Research. Agriculture. 2023. № 13. Р. 1810. https://doi.org/10.3390/agriculture13091810
  32. Infantino A., Grottoli A., Bergamaschi V. et al. FusaHelp: a web site program for the morphological identification of Fusarium species. J Plant Pathol. 2023. № 105. Р. 429–436. https://doi.org/10.1007/s42161-023-01349-6
  33. Karelov A.V., Borzykh O.I., Kozub N.O. et al. Current Approaches to Identification of Fusarium Fungi Infecting Wheat. Cytol. Genet. 2021. № 55. Р. 433–446. https://doi.org/10.3103/S0095452721050030
  34. Lipps S., Bohn M., Rutkoski J. et al. Comparative Review of Fusarium graminearum Infection in Maize and Wheat: Similarities in Resistance Mechanisms and Future Directions. Mol Plant Microbe Interact. 2025. № 38(2) Р. 142–159. https://doi.org/10.1094/MPMI-08-24-0083-FI. Epub 2025 Apr 3. PMID: 39700336.
  35. Matarese F., Sarrocco S., Gruber S. et al. Biocontrol of Fusarium head blight: interactions between Trichoderma and mycotoxigenic Fusarium. Microbiology (Reading). 2012. № 158 (Pt. 1). Р. 98–106. https://doi.org/10.1099/mic.0.052639-0. Epub 2011 Oct 6. PMID: 21980117.
  36. Mesterhazy A., Olah J., Popp J. Losses in the Grain Supply Chain: Causes and Solutions. Sustainability. 2020. № 12. Р. 2342. https://doi.org/10.3390/su12062342
  37. Muslu T., Kahraman. K., Akpinar B.A. et al. Noncoding elements in wheat defence response to fusarium head blight. Sci Rep. 2025. № 15. Р. 15167. https://doi.org/10.1038/s41598-025-00067-6
  38. Pszczolkowska A., Kulik T. Multilocus Sequence Analysis of Fusarium poae // Journal of Plant Pathology. 2011. Vol. 93. No 1. P. 119–126.
  39. Xu M., Wang Q., Wang G. et al. Combatting Fusarium head blight: advances in molecular interactions between Fusarium graminearum and wheat. Phytopathol Res. 2022. № 4. Р. 37. https://doi.org/10.1186/s42483-022-00142-0

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».