Progress in Plant Protection

Wpływ wybranych substancji podstawowych i ozonowania nasion na redukcję mykotoksyn w ziarnie pszenicy jarej
Effect of selected basic substances and seed ozonation on reduction of mycotoxins in spring wheat grain

Rafał Konecki, e-mail: r.konecki@iorpib.poznan.pl

Instytut Ochrony Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Terenowa Stacja Doświadczalna w Białymstoku, Chełmońskiego 22, 15-195 Białystok, Polska
Streszczenie

Celem badań było określenie potencjału substancji podstawowych (octu winnego, chlorowodorku chitozanu i nasion gorczycy w proszku) oraz technologii ozonowania materiału siewnego w redukcji stężenia mykotoksyn w ziarnie pszenicy jarej. Badania prowadzono przez dwa lata w trzech układach: wazonowym, poletkowym i polowym. Inokulację Fusarium culmorum przeprowadzono w badaniu wazono­wym. Kompleksowa ochrona (ocet winny + chlorowodorek chitozanu + nasiona gorczycy w proszku) była najskuteczniejszą kombinacjąw doświadczeniu wazonowym i poletkowym, którą zastosowano w produkcji wielkoskalowej. Sumaryczne stężenie oznaczonych my­kotoksyn w warunkach kontrolowanych było najwyższe (352,6 μg/kg), w porównaniu do doświadczenia poletkowego (101,8 μg/kg)i polowego (90,1 μg/kg). Spośród analizowanych 13 mykotoksyn, najwyższy poziom stwierdzono w przypadku DON (171,6 μg/kg)i HT-2 (156,3 μg/kg) w doświadczeniu wazonowym oraz poletkowym (odpowiednio 42,1 i 43,0 μg/kg). Ozonowanie materiału siewnegow niewielkim stopniu wpłynęło na zawartość mykotoksyn w dojrzałym ziarnie. Wyniki badań wykazują potencjał stosowania komplek­sowej ochrony w ekologicznej uprawie pszenicy z uwzględnieniem octu winnego, nasion gorczycy w proszku i chlorowodorku chitozanu.

 

The aim of the study was to determine the potential of basic substances (wine vinegar, chitosan hydrochloride, and mustard seed pow­der) and seed ozonation technology in reducing mycotoxin concentrations in spring wheat grain. The research was conducted over two years in three systems: pot, plot and field. Inoculation with Fusarium culmorum was performed in a pot study. Comprehensive protection (wine vinegar + chitosan hydrochloride + mustard seed powder) was the most effective combination in the pot and plot experiments, which was used in large-scale production. The total concentration of determined mycotoxins in the controlled conditions was the highest(352.6 μg/kg), compared to the plot experiment (101.8 μg/kg) and the field experiment (90.1 μg/kg). Of the 13 mycotoxins analyzed, the highest levels were found for DON (171.6 μg/kg) and HT-2 (156.3 μg/kg) in the pot and plot experiments (42.1 and 43.0 μg/kg, re­spectively). Ozonation of seed material had only a minor effect on mycotoxin content in mature grain. The study results demonstrate the potential use of comprehensive protection in organic wheat cultivation, including wine vinegar, mustard seed powder, and chitosan hydrochloride.

Słowa kluczowe
pszenica; mykotoksyny; substancje podstawowe; chlorowodorek chitozanu; ocet winny; nasiona gorczycy w proszku; ozonowanie; redukcja; wheat; mycotoxins; basic substances; chitosan hydrochloride; wine vinegar; mustard powder; ozonation; reduction
Referencje

Antonissen G., Martel A., Pasmans F., Ducatelle R., Verbrugghe E., Vandenbroucke V., Li S., Haesebrouck F., Van Immerseel F., Croubels S. 2014. The impact of Fusarium mycotoxins on human and animal host susceptibility to infectious diseases. Toxins 6 (2): 430–452. DOI: 10.3390/toxins6020430

 

Aranaz I., Alcántara A.R., Civera M.C., Arias C., Elorza B., Heras Caballero A., Acosta N. 2021. Chitosan: an overview of its properties and applications. Polymers 13 (19): 3256. DOI: 10.3390/polym13193256

 

Drakopoulos D., Meca G., Torrijos R., Marty A., Kägi A., Jenny E., Forrer H.R., Six J., Vogelgsang S. 2020. Control of Fusarium graminearum in wheat with mustard-based botanicals: from in vitro to in planta. Frontiers in Microbiology 11: 1595. DOI: 10.3389/fmicb.2020.01595

 

Dweba C.C., Figlan S., Shimelis H.A., Motaung T.E., Sydenham S., Mwadzingeni L., Stilo T.J. 2017. Fusarium head blight of wheat: Pathogenesis and control strategies. Crop Protection 91: 114–122. DOI: 10.1016/j.cropro.2016.10.002

 

EFSA PPR Panel 2025. Statement concerning the review of the approval of the basic substances chitosan and chitosan hydrochlo­ride when used in plant protection. EFSA Journal. DOI: 10.2903/j.efsa.2025.9318

 

Francesconi S., Steiner B., Buerstmayr H., Lemmens M., Sulyok M., Balestra G.M. 2020. Chitosan hydrochloride decreases Fu­sarium graminearum growth and virulence and boosts growth, development and systemic acquired resistance in two durum wheat genotypes. Molecules 25 (20): 4752. DOI: 10.3390/molecules25204752

 

Iwaniuk P., Konecki R., Snarska K., Łozowicka B. 2018. Quantitative evaluation of Fusarium species and crop quality traits in wheat varieties of northeastern Poland. Journal of Plant Protection Research 58 (4): 413–419. DOI: 10.24425/jppr.2018.125882

 

Iwaniuk P., Łozowicka B., Kaczyński P., Konecki R. 2021. Multifactorial wheat response under Fusarium culmorum, herbicidal, fungicidal and biostimulator treatments on the biochemical and mycotoxins status of wheat. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences 20 (7): 443–453. DOI: 10.1016/j.jssas.2021.05.010

 

Kowalska J., Krzymińska J., Jakubowska M., Antkowiak M., Kardasz P., Łukaszyk J., Łopatka L., Nowaczyk R. 2022. Uprawy po­lowe metodami ekologicznymi: badania w zakresie możliwości zastosowania dopuszczonych w rolnictwie ekologicznym środ­ków do celów zaprawiania nasion roślin rolniczych oraz jako nawozów o działaniu dolistnym. Badania nad wykorzystaniem mikroorganizmów pożytecznych oraz substancji podstawowych do zaprawiania ziarna pszenicy jarej w kierunku optymalizacji jej uprawy (nr DEJ.re 027.4.2022).

 

Kowalska J., Krzymińska J., Jakubowska M., Tyburski J., Gwiazdowski R., Łopatka L., Nowaczyk R. 2019. Uprawy polowe me­todami ekologicznymi: optymalizacja sposobów zaprawiania materiału siewnego i nasadzeniowego stosowanego w rolnictwie ekologicznym (nr PJ.re. 027.7.2019).

 

Kowalska J., Krzymińska J., Łopatka L., Holka M., Jajor E., Strażyński P., Antkowiak M., Tyburski J. 2023. Badania w zakresie doskonalenia agrotechniki roślin oleistych uprawianych w rolnictwie ekologicznym, ze szczególnym uwzględnieniem metod ochrony roślin. Wykorzystanie biologicznych i naturalnych środków ochrony w celu zapewnienia zdrowotności i ochrony plo­nu rzepaku ozimego (nr DEJ.re 027.4.2023).

 

Kowalska J., Roszkowski S., Krzymińska J. 2021a. Substancje podstawowe – efektywne uzupełnienie metod ochrony upraw. Pro­gress in Plant Protection 61 (2): 139–146. DOI: 10.14199/ppp-2021-015

 

Kowalska J., Tyburski J., Krzymińska J., Jakubowska M. 2021b. Effects of seed treatment with mustard meal in control of Fusar­ium culmorum Sacc. and the growth of common wheat (Triticum aestivum ssp. vulgare). European Journal of Plant Pathology 159 (2): 327–338. DOI: 10.1007/s10658-020-02165-9

 

Łozowicka B., Iwaniuk P., Konecki R., Kaczyński P., Kuldybayev N., Dutbayev Y. 2022. Impact of diversified chemical and bios­timulator protection on yield, health status, mycotoxin level, and economic profitability in spring wheat (Triticum aestivum L.) cultivation. Agronomy 12 (2): 258. DOI: 10.3390/agronomy12020258

 

Łozowicka B., Kaczyński P., Paritova A.E., Kuzembekova G.B., Abzhalieva A.B., Sarsembayeva N.B., Alihan K. 2014. Pesticide residues in grain from Kazakhstan and potential health risks associated with exposure to detected pesticides. Food and Chemi­cal Toxicology 64: 238–248. DOI: 10.1016/j.fct.2013.11.038

 

Meng L., Zhang Y., Yu S., Ogundeji A.O., Zhang S., Li S. 2022. Temporal assessment of biofumigation using mustard and oilseed rape tissues on Verticillium dahliae, soil microbiome and yield of eggplant. Agronomy 12 (12): 2963. DOI: 10.3390/agrono­my12122963

 

MRiRW 2023. https://www.gov.pl/web/rolnictwo/ochrona-roslin-w-rolnictwie-ekologicznym [dostęp: 29.11.2023].

 

Nugmanov A., Beishova I., Kokanov S., Lozowicka B., Kaczynski P., Konecki R., Snarska K., Wolejko E., Sarsembayeva N., Ab­digaliyeva T. 2018. Systems to reduce mycotoxin contamination of cereals in the agricultural region of Poland and Kazakhstan. Crop Protection 106: 64–71. DOI: 10.1016/j.cropro.2017.12.014

 

Peng Y., Yan-Zhi G., Ling Q. 2018. Effects of ozone-treated domestic sludge on hydroponic lettuce growth and nutrition. Journal of Integrative Agriculture 17 (3): 593–602. DOI: 10.1016/S2095-3119(17)61868-9

 

Peršić V., Božinović I., Varnica I., Babić J., Španić V. 2023. Impact of Fusarium head blight on wheat flour quality: examination of protease activity, technological quality and rheological properties. Agronomy 13 (3): 662. DOI: 10.3390/agronomy13030662

 

Picchi V., Monga R., Marzuoli R., Gerosa G., Faoro F. 2017. The ozone-like syndrome in durum wheat (Triticum durum Desf.): Mechanisms underlying the different symptomatic responses of two sensitive cultivars. Plant Physiology and Biochemistry 112: 261–269. DOI: 10.1016/j.plaphy.2017.01.011

 

Poldmets M., Koppel M., Puidet B., Abuley I.K., Belle N., Lynott J., Hansen J.G., Hausladen H., Hokka M., Lukkala R., Maen- paa J., Meno L., Grenville-Briggs L., Dotson B.R., Ravnskov S., Lees A. 2025. Use of biological control agents and plant resis­tance inducers for the control of potato late blight (Phytophthora infestans). Potato Research. DOI: 10.1007/s11540-025-09899-1

 

Randall J., Popova I. 2023. Kinetics of Brassicaceae glucosinolates sinigrin, sinalbin, and glucolimnanthin hydrolysis by my­rosinase isoenzymes for biopesticide development. Journal of Natural Pesticide Research 6: 100059. DOI: 10.1016/j.na­pere.2023.100059

 

Reinholds I., Juodeikiene G., Bartkiene E., Zadeike D., Bartkevics V., Krungleviciute V., Cernauskas D., Cižeikiene D. 2016. Evaluation of ozonation as a method for mycotoxins degradation in malting wheat grains. World Mycotoxin Journal 9 (3): 409–418. DOI: 10.3920/WMJ2015.2011

 

Rodrigues V.O., Costa F.R., Nery M.C., Cruz S.M., de Melo S.G.F., de Carvalho M.L.M. 2015. Treating sunflower seeds subjected to ozonization. Journal of Seed Science 37 (3): 202–210. DOI: 10.1590/2317-1545v37n3148582

 

Román-Doval R., Torres-Arellanes S.P., Tenorio-Barajas A.Y., Gómez-Sánchez A., Valencia-Lazcano A.A. 2023. Chitosan: proper­ties and its application in agriculture in context of molecular weight. Polymers 15 (13): 2867. DOI: 10.3390/polym15132867

 

Rozporządzenie Komisji (UE) 2024/1038 z dnia 9 kwietnia 2024 r. zmieniające rozporządzenie (UE) 2023/915 w odniesieniu do najwyższych dopuszczalnych poziomów toksyn T-2 i HT-2 w żywności. Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej L 2024/1038, 10.4.2024.

 

Rutkowska E., Łozowicka B., Kaczyński P. 2020. Compensation of matrix effects in seed matrices followed by gas chromatogra­phy-tandem mass spectrometry analysis of pesticide residues. Journal of Chromatography A, 1614: 460738. DOI: 10.1016/j. chroma.2019.460738

 

Safari Z.S., Ding P., Nakasha J.J., Yusoff S.F. 2021. Controlling Fusarium oxysporum tomato fruit rot under tropical condition us­ing both chitosan and vanillin. Coatings 11 (3): 367. DOI: 10.3390/coatings11030367

 

Sanchez D., Jespersen B., Rasmussen L., Andersen M. 2025. Impact of gaseous ozone on fungal control and grain germination in various cereals. Ozone: Science & Engineering 47 (4): 1–13. DOI: 10.1080/01919512.2025.2461461

 

SANTE 2016. Document No. SANTE/12089/2016. Guidance document on identification of mycotoxins in food and feed. https:// ec.europa.eu/food/system/files/2017-05/cs_contaminants_sampling_guid-doc-ident-mycotoxins.pdf [dostęp: 14.12.2022].

 

Sarhan E.A.D., El-Sayed S.A., Abdelmaksoud H.M., Elmarsafawy T.S. 2020. Influence of biofumigation with mustard or canola seed meal in controlling soil-borne pathogenic fungi of chickpea. Egyptian Journal of Agricultural Research 98 (1): 40–51. DOI: 10.21608/ejar.2020.101417

 

Stratford M., Plumridge A., Nebe-von-Caron G., Archer D.B. 2009. Inhibition of spoilage mould conidia by acetic acid and sorbic acid involves different modes of action, requiring modification of the classical weak-acid theory. International Journal of Food Microbiology 136 (1): 37–43. DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2009.09.025

 

Suwanchaikasem P., Idnurm A., Selby-Pham J., Walker R., Boughton B.A. 2024. The impacts of chitosan on plant root systems and its potential to be used for controlling fungal diseases in agriculture. Journal of Plant Growth Regulation 43: 3424–3445. DOI: 10.1007/s00344-024-11356-1

 

Vazquez-Ybarra J.A., Pena-Valdivia C.B., Trejo C., Villegas-Bastida A., Benedicto-Valdez S., Sánchez-García P. 2015. Promoción del crecimiento de plantas de lechuga (Lactuca sativa L.) con dosissubletales de ozonoaplicadas al medio de cultivo. Revista Fitotecnia Mexicana 38 (4): 405–413.

 

Wegulo S.N., Baenziger S.P., Nopsa J.H., Bockus W.W., Hallen-Adams H. 2015. Management of Fusarium head blight of wheat and barley. Crop Protection 73: 100–107. DOI: 10.1016/j.cropro.2015.02.025

 

Zachetti V.G.L., Cendoya E., Nichea M.J., Chulze S.N., Ramirez M.L. 2019. Preliminary study on the use of chitosan as an eco-friendly alternative to control Fusarium growth and mycotoxin production on maize and wheat. Pathogens 8 (1): 29. DOI: 10.3390/pathogens8010029

 

Zain M.E. 2011. Impact of mycotoxins on humans and animals. Journal of Saudi Chemical Society 15 (2): 129–144. DOI: 10.1016/j. jscs.2010.06.006

Progress in Plant Protection (2025) : 0-0
Data pierwszej publikacji on-line: 2025-12-18 14:24:36
http://dx.doi.org/10.14199/ppp-2025-031
Pełny tekst (.PDF) BibTeX Mendeley Powrót do listy