密歇根青贮玉米中的真菌毒素:现状和经验教训

青贮玉米霉菌毒素问题仍未查明。密歇根州立大学的一个为期三年的项目确定了青贮玉米中真菌毒素的发生,以及减少这些问题的因素和策略。

青贮玉米穗腐病。
图1所示。青贮玉米穗腐病危害(休伦2021年)。白色和粉红色的霉菌是由小麦赤霉病菌和玉米盲肠菌引起的。绿色霉菌是青霉菌属的结果。

玉米籽粒中的真菌毒素一直被研究和测量,但青贮玉米中真菌毒素的存在在很大程度上被忽视了。然而,霉菌毒素对牛的影响将来自于日粮中霉菌毒素的总负荷,而不仅仅是一种成分。许多乳品口粮严重依赖青贮玉米,因此,这种重要饲料的质量问题在生产方面会被放大。

真菌,比如曲霉菌,镰刀菌,青霉菌而且赤霉菌属(图1)导致真菌毒素(有毒次生代谢产物)在玉米穗和茎秆中积累。寒冷和潮湿的天气条件周围的玉米丝往往有利于生长镰刀菌素graminearum并可能导致脱氧雪腐镰刀菌醇(DON或呕吐毒素)的大量积累。鸟类、动物和破坏耳朵的昆虫,如西方豆虫(WBC)和欧洲玉米螟(ECB),可以为真菌提供容易进入的入口,并加剧感染。这些昆虫的飞行增加和cry1F(一种Bt蛋白)对抗WBC的失败加重了耳部损伤和辅助感染。

真菌毒素会导致食用受污染饲料的牲畜代谢紊乱,从而危及其生命和生产力。一些毒素,特别是DON、玉米赤霉烯酮(ZON)和富马菌素会引起饲料排异反应,导致产奶量减少、激素失衡、繁殖性能下降,在某些情况下还会导致动物死亡。如果真菌毒素浓度足够大,会对农场造成严重的经济后果。但是真菌毒素并不是孤立发生的。很多时候,各种真菌毒素同时发生,它们对牲畜健康的影响可能是协同的。这使得很难确定单个真菌毒素的安全水平(阈值)。

为了了解密歇根青贮玉米中真菌毒素的程度和严重性BOB体育密歇根州立大学作物系统农学实验室发起了一个为期三年的对密歇根州青贮玉米进行了调查.在2019年、2020年和2021年的收获季节,来自22个县的122个样本被收集,并分析了26种不同的真菌毒素。与2020年相比,2019年和2021年的丝绸天气条件更潮湿。

三年的结果证实了该州真菌毒素的存在。所有样本都至少有一种霉菌毒素呈阳性。脱氧雪腐镰刀菌醇在122份样品中均呈阳性。至少60%(2021年)和50%(2019年)的样本DON浓度大于1ppm(奶牛的阈值限制),而在2020年,只有12%的样本DON水平大于1ppm(表1)。2021年的DON水平在三年内最高,有两个样本大于10ppm,三个样本大于5ppm。

表1。毒素处于可检测水平和阈值水平的样品百分比(n=122)(用于奶牛)。

毒素

2019

2020

2021

1(检测)

One hundred.

One hundred.

One hundred.

DON >1 ppm(阈值)

50

12

60

佐恩2(检测)

One hundred.

35

One hundred.

ZON >0.4 ppm(阈值)

26

0

0

Fumonisins(检测)

95

96

One hundred.

伏马菌素>2 ppm(阈值)

5

16

0

Moniliformin(检测)

62

56

One hundred.

Moniliformin >0.1 ppm(阈值)

0

0

3.

生菌素和白僵菌素(可检测)

One hundred.

One hundred.

One hundred.

生菌素和白僵菌素(高含量)

0

0

0

存在>1真菌毒素

One hundred.

One hundred.

One hundred.

存在>10真菌毒素

One hundred.

92

96

1Deoxynivalenol,2玉米烯酮

2021年其他经常出现的真菌毒素是ZON、伏马菌素和moniliformin。然而,这些毒素的含量都没有超过它们各自的阈值(奶牛分别为2 ppm, 0.1 ppm和0.4 ppm)。在2020年和2019年,100%的样本中都出现了enniatins和beauvericin,但它们的浓度很低。2020年第二常见的真菌毒素类别是伏马菌素,有8个样品的水平高于阈值(2ppm)。在两个样本中伏马菌素水平大于10ppm。玉米赤霉烯酮仅在2019年出现大量,有3个样本超过1ppm。

所有样本均报告真菌毒素共存。平均而言,2021年大多数样本的真菌毒素检测呈阳性,至少有10种,一个样本中最多有13种。2020年,有4个样品对20多种真菌毒素检测呈阳性,每个样品对至少7种不同的真菌毒素检测呈阳性。霉菌毒素共发在2019年最为明显,在一个样本中最多检测到24种霉菌毒素。

总的来说,真菌毒素的浓度和频率被观察到依赖于玉米吐丝周围的区域天气条件。与2019年和2021年相比,2020年生长季节更加干燥,降雨更加零星,真菌毒素的频率和浓度较低。与2019年(5.7 ppm和2.5 ppm)和2021年(18.4 ppm和0.23 ppm)相比,在测试样本中发现的DON和ZON最高浓度在2020年(1.4 ppm和0.07 ppm)较低。2020年出现的唯一浓度高于2019年和2021年的毒素是伏马菌素,2020年的最高浓度为10.6 ppm。伏马菌素的积累是由于f . verticilloides而DON在凉爽潮湿的环境下是主要的毒素。

三年来,从拇指区域(休伦县和萨尼拉克县)收集的样本一直具有最高的真菌毒素水平。这可能是由于凉爽潮湿的天气,以及该地区持续较高的白细胞飞行,这可能导致了耳部伤口(图2),因此,更多的耳部腐烂感染,最终增加真菌毒素的积累。

玉米穗和谷壳的伤口显示了豆虫的伤害。
图2所示。玉米穗和谷壳伤口显示西部豆虫损害(休伦2021年)。摄影:Harkirat Kaur

制作人问的问题是,“我该怎么处理这些信息?”

尽管所有样本的多种真菌毒素检测呈阳性,但个别毒素的水平并不总是高于阈值水平(表1)。此外,一些测试的真菌毒素没有确定的阈值水平,或者由于真菌毒素共存的协同负面影响,它们可能会更低。因此,在作出管理决定时,必须考虑真菌毒素水平,以防止对牲畜健康造成任何风险。

由于真菌毒素一旦出现在玉米中,就很少有办法克服,因此使用综合病虫害管理方法防止真菌毒素在田间积累至关重要。这些措施包括杂交选择、及时种植、施用杀菌剂、寻找和喷洒穗食昆虫以及及时收获。密歇根州立大学bob体育登录最近的研究表明,杂交选择(即使用穗食昆虫保护特性)减少了昆虫的摄食(70-85%),穗腐病感染(70-75%),并最终在高昆虫压力的青贮玉米中积累真菌毒素。此外,具有抗茎腐(除穗腐外)能力的杂交种也有助于减轻真菌毒素的积累。bob体育登录研究表明青贮玉米中大量的真菌毒素也可能是由秸秆腐烂造成的。在料仓中的发酵过程不会分解已经被感染的青贮玉米中的真菌毒素,这使得田间管理更加关键。

我们感谢密歇根州的农民继续参与这项研究。他们的合作对于开发密歇根青贮玉米田霉菌毒素发生的数据集至关重要。对这些数据的详细解释以及小块土地的研究正在进行中,很快将帮助农民确定可以降低霉菌毒素风险和提高动物生产性能的管理决策。bob体育登录

该项目的资金由密歇根动物农业联盟、绿色项目和密歇根牛奶生产商协会提供。bob体育合法吗有兴趣获得更多信息的农民请联系BOB体育密歇根州立大学教育家菲尔·德斯特(989-387-5346),菲尔·卡茨(810-338-5242),马丁·曼加尔(787-378-1720)或研究生哈克拉特·考尔(510-356-7133)。

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