Jord- og Plantekultur 2016 / NIBIO BOK 2 (1) Plantevern. Foto: Einar Strand

Transkript

1 Jord- og Plantekultur 2016 / NIBIO BOK 2 (1) 139 Plantevern Foto: Einar Strand

2 140 Brodal, G. et al. / NIBIO BOK 2 (1) Smitte av fusariose på såkorn i Norge gjennom 45 år Guro Brodal 1, Håkon Tangerås 2 & Birgitte Henriksen 2 1 NIBIO Soppsjukdommer, 2 Kimen såvarelaboratoriet guro.brodal@nibio.no Innledning Fusarioser, som forårsakes av Fusarium- og Microdochium-sopper, kan angripe kornplanter og forårsake skader i akset (aksfusariose), på røtter/stråbasis (fotsjuke) og på spirer (spiringsfusariose). I tillegg kan Microdochium-artene forårsake snømugg og bladflekker. Foruten å redusere avlingsmengde (dårlig mating, skrumpne korn) og såkornkvalitet, kan ulike Fusarium-arter produsere en rekke forskjellige mykotoksiner (soppgifter), blant annet trichothecener (deoxynivalenol (DON), HT2, T2 mfl.) og zearalenon (østrogenhermer), som kan være giftige for mennesker og dyr. Mat og dyrefôr som er laget av korn angrepet av Fusarium kan inneholde betydelige mengder mykotoksiner. Det er rapportert om økte forekomster av Fusarium og mykotoksiner fra mange land de siste årene. I Norge har vi også hatt en betydelig økning av Fusarium-sopper, særlig F. graminearum og mykotoksinet DON (produseres av F. graminearum), i havre og hvete i årene (Vitenskapskomiteen for Mattrygghet 2013; Hofgaard et al. 2016). De økte angrepene medførte også til dels dårlig spireevne i norsk såkorn, og særlig i havre ble det i enkelte år ikke nok såkorn som holdt kravene til sertifisert såvare. De siste par årene har det vært mindre DON i norsk korn, mens det i 2014 ble registrert uvanlig høye nivå av HT2- og T2-toksiner i havre (Bernhoft et al. 2015). Infiserte planterester er viktigste smittekilde for aksfusariose. I tillegg kan infisert såkorn også være en viktig smittekilde, selv om såkornsmitte ikke anses å ha direkte betydning for angrep i akset. Infisert såkorn kan først og fremst forårsake dårlig spiring (figur 1), og dårlig etablering av et plantebestand, med påfølgende avlingstap. Videre kan såkorn spre smitte til områder som ikke har hatt smitte tidligere, av f. eks. F. graminearum. For å unngå dårlig oppspiring og spredning av smitte er det viktig å bruke friskt såkorn. Bilde 1. Spirer av havre med misfarga og dårlig utvikla røtter på grunn av fusariose-angrep. Foto: Kimen såvarelaboratoriet. I Norge analyseres alle partier av sertifisert såkorn, samt de fleste egenavla såkornpartier, for sjukdomssmitte. Disse rutineanalysene starta i 1990 ved innføring av «såkornbeising etter behov» (Brodal 1991, Brodal et al. 1997), som et tiltak i første Handlingsplanen for redusert bruk av kjemiske plantevernmidler (Landbruksdepartementet 1990). Dette har gitt et stort og unikt datamateriale, som sammen med resultater fra årlige stikkprøver analysert i årene 1970 til 1989, er svært representativt for smittenivået av fusariose i norsk korn generelt gjennom 45 år. I denne artikkelen presenteres en oversikt over smittenivå, og sammenheng mellom smittenivå og værforhold i juli, gjennom disse årene. Materiale og metoder Sammenstillingen er basert på data (årlig gjennomsnittlig smitteprosent) fra årsrapporter og årsstatistikk fra Statens frøkontroll ( ), Landbrukstilsynet ( ) og Kimen såvarelaboratoriet ). Totalt er prøver ( bygg, havre og vårhvete) av såkorn produsert i

3 Brodal, G. et al. / NIBIO BOK 2 (1) 141 Sør-Norge analysert for smitte av Fusarium/Microdochium. I analysene er prosent smitta korn registrert i hver prøve (à 100 eller 200 korn), og gjennomsnittlig smitteprosent er beregnet hvert år for hver kornart. Informasjon om andel smitta partier hvert år er ikke tilgjengelig. I rutineanalysene er det ikke mulig å kvantifisere forekomst av de ulike soppartene, men i et utvalg prøver hvert år ble de vanligste soppene artsbestemt ut fra morfologiske kjennetegn. Sammenheng mellom årlig gjennomsnittlig smitteprosent for de tre kornartene og værforhold i juli, er beregnet. Juli er den måneden som vårkorn i Norge blomstrer og starter innmating/utvikling av kjerner. Resultater og diskusjon Fusarium/Microdochium-sopper var vanlig i hele perioden i både bygg, havre og vårhvete, men gjennomsnittlig smitteprosent varierte betydelig mellom år (figur 2). I bygg varierte gjennomsnittlig smitteprosent fra 1 % (1982 og 1983) til 35 % (2000), i havre fra 1 % (1983) til 45 % (2012) og i vårhvete fra 1 % (1976) til 47 % (2009). Fra omring år 2000 og til og med 2012, var det en tydelig økning i smittenivåene, særlig i havre. Årlige smitteprosenter på under 10 % forekom bare før 1999, og igjen de to siste årene (2013 og 2014). I løpet av de 30 første årene ble relativt høye smitteprosenter målt kun noen få ganger: 1979 (bygg 30 %), 1988 (bygg 33 %, hvete 28 %), 1991 (hvete 28 %), 1992 (hvete 31 %), 1998 (hvete 30 %). Siden slutten på 1990-tallet, har smittenivået i alle tre kornartene vært høyere enn 15 % de fleste årene, unntatt i de to siste. Statistisk sikre sammenhenger ble funnet mellom årlige gjennomsnittlige smitteprosenter hos de tre kornartene. Dette indikerer at når det er forhold for angrep av fusarioser i vekstsesongen vil vi måtte regne med at alle kornartene kan bli angrepet. At sammenhengen mellom smitteprosentene i bygg og vårhvete ikke var like høy som mellom smitteprosentene i bygg og havre, og havre og vårhvete, kan skyldes at bygg ofte har en tidligere utvikling i vekstsesongen, inkludert tidligere blomstring, enn vårhvete. Korn nedbør juli Bygg Havre Vårhvete årlig smitteprosent mm Figur 1. Årlig gjennomsnittlig smitteprosent av fusariose (Fusarium/Microdochium) i norsk såkorn av bygg, havre og vårhvete, samt nedbør i juli (gjennomsnitt av to klimastasjoner på Østlandet), i årene 1970 til 2014.

4 142 Brodal, G. et al. / NIBIO BOK 2 (1) Angrep av Fusarium/Microdochium påvirkes av mange forhold, som mengde tilgjengelig smitte (påvirkes av jordarbeiding, vekstskifte og andre dyrkingsforhold), været (særlig regn/fuktighet og temperatur), og kornsorters mottagelighet. Nedbør og fuktighet i vekstsesongen er viktigste årsak til årlige variasjoner i angrep av disse soppene. Mange undersøkelser har vist at år med mye nedbør gir høye angrep av aksfusariose i korn. Kornplanter er mest mottagelige for angrep i blomstringsstadiet, og en rekke studier har vist at regn og relativt høy temperatur under kornets blomstring øker risikoen for angrep og skader. I samsvar med dette, viser våre resultater at smitteprosentene økte med økende nedbør i juli for alle tre kornartene (figur 2). Statistisk sikre positive sammenhenger ble funnet mellom årlige smitteprosenter og nedbør i juli. De relativt moderate korrelasjonene betyr imidlertid at også andre faktorer har betydning, f.eks. temperatur, som ikke er tatt inn i beregningene her. Et annet forhold er at vi har brukt nedbørsdata for hele juli måned, som inkluderer mer enn bare blomstringsstadiet. Forholdet mellom mottagelige stadier, vær og utvikling av aksfusariose er mye undersøkt, men hovedsakelig i hvete. I smitteforsøk i havre viste Tekle et al. (2012) at infeksjon av F. graminearum i havre i løpet av blomstringsstadiet gir størst skader, og at det ble mindre skader dersom infeksjonen kommer seinere i kornmatings/modningsfaser. Årlige gjennomsnittlige smitteprosenter, nedbør og temperatur i juli ble gruppert i fire tidsperioder ( , , and ) og gjennomsnitt for periodene ble beregnet (tabell1). I bygg og havre var det bare små forskjeller i smitteprosenter mellom de tre første periodene, men i den siste perioden ( ) var gjennomsnittlig smitteprosent fordoblet i bygg (til 23,0 %), og tredoblet i havre (til 24,8 %) i forhold til foregående perioder. I vårhvete økte smitteprosentene gradvis i løpet av de fire tidsperiodene, med signifikant høyere nivå i (25,4 %) enn i de to første periodene (tabell 1). Det ble ikke påvist statistisk sikker forskjell i juli-nedbør mellom de fire tidsperiodene, men det var tendens til høyere nedbør i siste periode ( ), som var nær signifikant høyere enn de foregående tidsperiodene. Også temperaturen i juli viste stigende tendens i siste periode, men stigningen var ikke statistisk sikker. Undersøkelser fra andre land har også vist store variasjoner i forekomster av aksfusariose mellom år, og f.eks. i England var angrepene vesentlig mer utbredt i siste 10-årsperiode i forhold til tidligere (West et al. 2012). I Danmark ble det funnet høyere forekomster av Fusarium og Microdochium i bygg og hvete fra sammenlignet med forekomster i årene , ved bruk av molekylær analysemetode (qpcr) (Nielsen et al. 2011). I USA har det vært store utfordringer og mye fokus på Fusarium og mykotoksiner siden midten på 1990-tallet (McCullen at al. 2012), noe som er satt i sammenheng med redusert jordarbeiding. De mest vanlige soppartene innen fusariose-komplekset som ble påvist i stikkprøver for artsidentifisering, var Microdochium spp., F. avenaceum, F. graminearum, F. culmorum og F. poae, inkludert «pudderpoae», seinere identifisert som F. langsethiae. Andre Fusarium-arter som ble identifisert av og til var F. tricinctum, F. equiseti and F. sporothrichioides. Dette Tabell 1. Gjennomsnittlig smitteprosent av Fusarium/Microdochium i norsk såkorn av bygg, havre og vårhvete, i tidsperioder og for hele perioden , og gjennomsnittlig nedbør og temperatur i juli i samme tidsperioder. Resultater fra tidsperioder med samme bokstav bak tallene er ikke statistisk forskjellige Tidsperioder Smitteprosent Fusarium/Microdochium Nedbør i juli Temperatur i juli 1) Bygg Havre Vårhvete (mm) ( C) ,9a 8,5a 5,9a 74a 16,2a ,7a 4,9a 12,9a 79a 16,0a ,8a 8,1a 18,1ab 65a 16,2a ,0b 24,8b 25,4b 99a 17,0a ,1 13,0 17,2 1) Data mangler for bygg 1970, havre og vårhvete

5 Brodal, G. et al. / NIBIO BOK 2 (1) 143 er i samsvar med andre undersøkelser av Fusariumsopper i norsk korn (Kosiak et al. 2003, Hofgaard et al. 2016). Fusarium graminearum ble relativt sjelden påvist på såkorn i og 1990-årene, men er påvist oftere i de seinere årene, særlig i havre, f. eks. i prøver fra 2008 ble F. graminearum påvist i over 80 % av prøvene som ble undersøkt for artsidentifisering. Endringer i sammensetningen av Fusarium-arter, i retning av mer F. graminearum og mindre F. culmorum i Norge i årene 2004 til 2009, er nærmere undersøkt og beskrevet i Hofgaard et al Tilsvarende endringer fra omkring år 2000 er rapportert fra andre nordiske og nord-europeiske land, inkludert Sverige og Danmark (Fredlund et al. 2008, Nielsen et al. 2011). Referanser Landbruksdepartementet Redusert bruk av kjemiske plantevernmidler. Del II: Forslag til 5-årig handlingsplan. Rapport avgitt av en arbeidsgruppe nedsatt av Landbruksdepartementet. 44s. Bernhoft, A., E. Christensen, H.H. Divon, T. Waaler, C. Er & G.S. Eriksen The surveillance programme for mould and mycotoxins in feed materials and complete feed in Norway Annual report Norwegian Veterinary Institute. 15pp. Brodal, G Såkornanalyser etter behov. Nye analyserutiner ved Staten frøkontroll fra høsten Statens fagtjeneste for landbruket, Faginfo 2: Brodal, G., H. Røsok Bye and H. Skuterud, H Smitteterskler for beiseanbefaling i såkorn. Rapport Landbrukstilsynet. Oktober s. + vedlegg. Oppsummering I løpet av 45 år (fra 1970 til 2014) har tilsammen nesten prøver av norsk såkorn av bygg, havre og vårhvete blitt analysert for smitte av fusarioser (Fusarium/Microdochium). Sammenstilling av resultatene viste at smitteprosentene var mer enn fordoblet i perioden fra ca. år 2000 til 2012, sammenlignet med foregående 30 år. Det var en tydelig sammenheng mellom smitteprosent på såkorn og nedbør i juli (blomstrings- og kornutviklingsstadiet). Ved økte nedbørsmengder økte smitteprosentene i alle tre kornartene. Indikasjoner fra såkornundersøkelsene, sammen med andre studier av sammensetningen av Fusarium-arter på korn i Norge, viste at utbredelse og smittenivå av arten F. graminearum (viktigste DON-produsent) har økt i de seinere årene, mens det har blitt mindre av arten F. culmorum. Ut fra resultatene i denne studien med tydelig sammenheng mellom smitteprosenter på såkorn og nedbørsmengder i perioden , er det sannsynlig at de høye forekomstene av F. graminearum og DON i norsk korn i disse årene i stor grad var forårsaket av fuktige værforhold i vekstsesongen, kombinert med tilstrekkelig smitte i planterester som resultat av redusert jordarbeiding og ensidig korndyrking. Fredlund, E., A. Gidlund, M. Olsen, T. Börjesson, N.H.H. Spliid and M. Simonsson Method evaluation of Fusarium DNA extraction from mycelia and wheat for down-stream real-time PCR quantification and correlation to mycotoxin levels. Journal of Microbiological Methods 73: Hofgaard, I.S., Aamot, H.U., Torp, T., Jestoi, M., Lattanzio, V.M.T., Klemsdal, S.S., Waalwijk, C., van der Lee, T. and Brodal, G Associations between Fusarium species and mycotoxins in oats and spring wheat from farmers fields in Norway over a six-year period. World Mycotoxin Journal in press. Kosiak, B., M. Torp, E. Skjerve and U. Thrane The prevalence and distribution of Fusarium species in Norwegian cereals: a survey. Acta Agricultura Scandinavica, Section B, Soil and Plant Science, 53: McMullen, M., G.C. Bergstrom, E. De Wolf, R. Dill-Macky, D. Hershman, G. Shaner and D. Van Sanford A Unified Effort to Fight an Enemy of Wheat and Barley: Fusarium Head Blight. Plant Disease, 96: Nielsen, L.K., J.D. Jensen, G.C. Nielsen, J.H. Jensen, N.H. Pliid, I.K. Thomsen, D.B. Collinge and L.N. Jørgensen Fusarium Head Blight of Cereals in Denmark: Species Complex and Related Mycotoxins. Phytopathology 101: Tekle, S., R. Dill-Macky, H. Skinnes, A.M. Tronsmo og Å. Bjørnstad Infection process of Fusarium graminearum in oats (Avena sativa L.). European Journal Plant Pathology 132: Vitenskapskomiteen for Mattrygghet Risk assessment of mycotoxins in cereal grain in Norway. Opinion of the Scientific Steering Committee of the Norwegian Scientific Committee for Food Safety. 287 s. Korn West, J.S., S. Holdgate, J.A. Townsend, S. Edwards, P. Jennings and B.D.L. Fitt Impacts of changing climate and agronomic factors on fusarium ear blight of wheat in the UK. Fungal Ecology 5: