tel. +48 22 606 36 00 ibprs@ibprs.pl
  • English

Rodzaj projektu:
Projekt finansowany przez Narodowe Centrum Nauki
ze środków budżetu Państwa

Nazwa programu:
SONATA 9

Nazwa projektu:
„Biosynteza maskowanych mikotoksyn u roślin pszenicy zwyczajnej (Triticum aestivum L.) oraz ich przemiany w wybranych procesach technologicznych”

Nr projektu:
UMO-2016/21/D/NZ9/02597

Kierownik projektu:
dr hab. inż. Marcin Bryła, prof. IBPRS

Termin realizacji:
27.02.2017-26.02.2021

Wnioskodawca projektu:
Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego im. prof. Wacława Dąbrowskiego

Wartość dofinansowania:
487 757

Całkowity koszt inwestycji:
487 757

Biosynteza maskowanych mikotoksyn u roślin pszenicy zwyczajnej (Triticum aestivum L.) oraz ich przemiany w wybranych procesach technologicznych

Krótki opis projektu: (Cel projektu, zadania, grupy docelowe, efekty projektu)

Celem badań było poznanie różnic w szlaku metabolicznym deoskyniwalenolu (DON) u 6 genotypów pszenicy zwyczajnej Triticum aestivum L. Ponadto, weryfikacja hipotezy, że warunki środowiskowe wpływają na przebieg metabolizmu deoksyniwalenolu u tych genotypów. Celem było także było poznanie różnic w szlaku metabolicznym DON podczas słodowania ziarna pszenicy. Kolejnym celem naukowym było określenie wpływu procesu wypieku chleba z mąki pszennej na zawartość zamaskowanych mikotoksyn (pochodnych DON i nowo poznanych zamaskowanych pochodnych zearalenonu -ZEN). W chwili obecnej trwają polowe doświadczenia z 6 genotypami pszenicy zwyczajnej ozimej (1 rok z 3-letniego doświadczenia). Zbierane są próbki pszenicy z sezonu 2018.Na chwilę obecną zrealizowano doświadczenia polowe w dwóch lokalizacjach (poletka doświadczalne w Stacjach Doświadczalnych Instytutu Ochrony Roślin w Poznaniu oraz Instytutu Uprawy, Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach). Jesienią 2017 roku wysiano 6 odmian pszenicy ozimej, różniących się podatnością na fuzariozę kłosa. Były to odmiany KWS Ozon, Legenda, Tonacja, Pokusa, Muszelka oraz Sailor. Rośliny te, po dobrym przezimowaniu weszły w stan wegetacyjny wiosną 2018 r. a w momencie kłoszenia zastosowano inokulację Fusarium graminearum o chemotypie DON. Stężenie zarodników Fusarium, które stosowano podczas inokulacji wynosiło 106/mL. Równolegle z inokulacją poletka kontrolne opryskiwano wodą. Każde doświadczenie w danej lokalizacji zrealizowano w dwóch powtórzeniach. Następnie, od momentu inokulacji, w odstępach 24 h, ścinano 6 losowo wybranych kłosów każdej odmiany. W tym samym czasie zbierano próbki kontrolne. Próbki zbierano przez 3 tygodnie i każde z nich po zebraniu, przechowywano w temperaturze poniżej -30°C. Pozostałe niezebrane kłosy na polu dojrzewały aż do momentu uzyskania dojrzałości zbiorczej, po czym za pomocą kombajnu poletkowego zebrano ziarno i przewieziono do laboratorium. Zebrane zielone kłosy pszenicy zamrażano w ciekłym azocie, a następnie mielono w młynie kulowym. Próbki ziarna mielono przy zastosowaniu młyna nożowego. Próbki pszenicy (zielone kłosy) w obecnej chwili są analizowane pod względem obecności deoksyniwalenolu (DON), niwalenolu (NIV) i ich metabolitów. Natomiast próbki ziarna pszenicy były analizowane pod względem obecności tych związków. Pomimo wystąpienia niekorzystnych warunków pogodowych dla rozwoju Fusarium (wysoka temperatura powietrza i mała ilość opadów), ziarno pszenicy charakteryzowało się relatywnie wysokim zanieczyszczeniem tym związkami. Zawartość DON w zależności od odmiany mieściła się w zakresie w zakresie od 775 µg/kg (Tonacja) do 3320 µg/kg (Muszelka). W próbkach tych zidentyfikowano także jego metabolit tj. deoksyniwalenol-3-glukozyd (DON-3G) na poziomie od 76 µg/kg (Tonacja) 404 µg/kg (KWS Ozon). W analizowanych próbkach ziarna pszenicy zidentyfikowano również NIV i jego glukozyd (NIV-3G). Zawartość NIV mieściła się w zakresie od 198 µg/kg (KWS Ozon) do 1744 µg/kg (Muszelka), natomiast zawartość NIV-3G była w zakresie od 97 µg/kg (KWS Ozon) do 413 µg/kg (Muszelka). Następnym etapem było przeprowadzenie oceny kierunku transformacji DON i jego metabolitów podczas słodowania ziarna pszenicy różnych genotypów (6 odmian opisanych wyżej). Ziarno pszenicy ze zbiorów w 2018 po inokulacji, poddawano ocenie energii kiełkowania. Po uzyskaniu wysokiej energii (>85%), ziarno w chwili obecnej podlega słodowaniu a następnie z niego realizowane będzie doświadczenie związane z wpływem technologicznego procesu produkcji piwa na przemiany omawianych substancji (doświadczenie w trakcie realizacji – Pracowania Piwa i Słodu IBPRS). Ziarno z doświadczeń poinokulacyjnych wykorzystano do pozyskania mąki pełnoziarnistej charakteryzującej się obecnością DON, NIV, zearalenonu (ZEN) i ich metabolitów (głównie DON-3G, NIV-3G, ZEN-14S, ZEN-14G). Mąka ta była surowcem wykorzystywanym w doświadczeniu nad przemianami tych substancji podczas technologicznego procesu wypieku pieczywa. Doświadczenie te jest na chwilę obecną w trakcie realizacji. Jesienią 2018 roku rozpoczęto kolejny rok doświadczenia polowego realizowanego w podobnych warunkach agrotechnicznych jak w poprzednim sezonie wegetacyjnym. Próbki w 2019 r., podobnie jak w 2018, zbierano i w określonym czasie i są obecnie przygotowywane do analiz.

Wykaz prac opublikowanych w wyniku realizacji projektu:

– Publikacje:

1. Bryła, M.; Ksieniewicz-Woźniak, E.; Waśkiewicz, A.; Szymczyk, K.; Jędrzejczak, R. Natural Occurrence of Nivalenol, Deoxynivalenol, and Deoxynivalenol-3-Glucoside in Polish Winter Wheat. Toxins 2018, 10, 81 (IF – 3,273)

2. Bryła, M.; Waśkiewicz, A.; Ksieniewicz-Woźniak, E.; Szymczyk, K.; Jędrzejczak, R. Modified Fusarium Mycotoxins in Cereals and Their Products—Metabolism, Occurrence, and Toxicity:
An Updated Review. Molecules 2018, 23, 963 (IF – 3,098)

3. Ksieniewicz-Woźniak, E.; Bryła, M.; Waśkiewicz, A.; Yoshinari, T.; Szymczyk, K. Selected trichothecenes in barley malt and beer from Poland and an assessment of dietary risks associated with their consumption. Toxins 2019, 11, 715 (IF – 3,895)

4.   Bryła, M.; Ksieniewicz-Woźniak, E.; Waśkiewicz, A.; Yoshinari, T.; Szymczyk, K.; Podolska, G.; Gwiazdowski, R.; Kubiak, K. Transformations of Selected Fusarium Toxins and Their Modified Forms During Malt Loaf Production. Toxins 2020, 12, 385 (IF – 3,531)

– Doniesienia konferencyjne wyników pracy:

1. Bryła M., Ksieniewicz-Woźniak E., Waśkiewicz A., Szymczyk K., Jędrzejczak R. (2018): The assessment of the occurrence of nivalenol, deoxynivalenol and deoxynivalenol-3-glucoside in Polish winter wheat. 40th Mycotoxin Workshop, 11-13 June 2018, Munich, Germany. Poster, page 87.

2. IX Międzynarodowa Konferencja Naukowa „Recent advances in Food Analysis” (RAFA 2019) sesja posterowa pt. „Mycotoxins, Marine and Plant Toxins”, tytuł pracy: „changes of the selected Fusarium toxins level during malting of wheat grain” (N50 s. 564) (Bryła M., Ksieniewicz-Woźniak E., Yoshinari T.).