Nepřehlédněte

AKCE ČTPRB 2018
přehled pořádaných akcí pro rok 2018
více
Mezinárodní spolupráce v oblasti rostlinných biotechnologií
Česká technologická platforma rostlinných biotechnologií, z.s. získala v první výzvě OP Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost projekt Internacionalizace platformy ČTPRB CZ.01.1.02/0.0/0.0/
15_037/0007165
více
AKCE ČTPRB 2017
přehled pořádaných akcí pro rok 2017
více
Rostliny pro budoucnost
Nabízející se naděje, která však není samozřejmostí...
více
POZVÁNKA: Nové odrůdy obilovin pro zdravou výživu
20. června 2017 od 10:00 do 13:00 hodin v Kroměříži
více
Gate2Biotech - Vše o českých biotechnologiích na jednom místě
Portál je věnován tématům: rostlinná a živočišná biotechnologie, životní prostředí, genetika, enzymy, medicína, nanotechnologie. ...
archiv | podrobné
Rostlinná biotechnologie - Wikipedie, otevřená encyklopedie
Rostlinné biotechnologie jsou biotechnologie pracující s rostlinami. Největšího využití mají v zemědělství a potravinářství, využití pro ně však lze nalézt ...
archiv | podrobné
Úvod Co jsou biotechnologie?
V řadě procesů nalezly uplatnění rostlinné (sója, slunečnice, řepka, arašídy ap.) nebo živočišné tuky. Velmi dobré využití v určitých typech biotechnologií ...
podrobné
Veřejné služby Informačního systému
Rostlinná biotechnologie by tedy v budoucnu mohla být účinnou alternativou pro produkci monoklonálních protilátek. Monoklonální protilátky produkované ...
archiv
Biotechnologie - INOVACE.CZ
Čeští vědci objevili tajemství flexibility rostlinných buněk ... Juraj Kořínek, 03. 03. 2010 , Nové technologie v praxi, Biotechnologie, Medicína a farmacie ...
archiv | podrobné
RP7 zítrejší odpovedi se rodí už dnes odpovedi
mikrobiálních, rostlinných a živočišných biotechnologií, jejichž pomocí by mohly být vyvinuty nové, zdravější, ekologické a konkurenceschopné produkty a ...

Dopady očekávané změny klimatu na kontaminaci zemědělské produkce mykotoxiny


Autor: RNDr. Ivana Polišenská, Ph.D.

Oteplování klimatického systému naší planety je nepochybné a řada změn pozorovaných od padesátých let minulého století nemá obdoby po celá desetiletí až tisíciletí. Atmosféra a oceán se oteplily, množství sněhu a ledu kleslo a hladina oceánu stoupla. Každé z posledních tří desetiletí bylo v blízkosti zemského povrchu teplejší, než kterékoli z předchozích desetiletí od roku 1850. Takto shrnuje současnou situaci zpráva mezinárodní organizace IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change – Mezivládní panel pro změnu klimatu) (IPCC, 2014). Vliv člověka na klimatický systém je nyní již zcela zřejmý. Změna klimatu má dalekosáhlé dopady na lidské a přírodní systémy.

Co je příčinou klimatické změny?

Příčinou klimatické změny je zcela průkazně rostoucí koncentrace skleníkových plynů. Od dob před průmyslovou revolucí se zvýšily antropogenní emise skleníkových plynů převážně vlivem ekonomického a populačního růstu a nyní jsou vyšší než kdy předtím. To vedlo k nejvyšším atmosférickým koncentracím oxidu uhličitého, metanu a oxidu dusného nejméně za posledních 800 000 let. Jejich účinky, společně s ostatními antropogenními efekty, byly zjištěny v celém klimatickém systému a jsou hlavní příčinou pozorovaného oteplování od poloviny 20. století.

V čem klimatická změna spočívá?

Probíhající změna klimatu znamená jednak dlouhodobé změny podmínek s relativně pomalým trendem (nárůst teploty, zvyšování koncentrace CO2), také však výrazné zvýšení variability průběhu počasí (časové i prostorové), jehož svědky jsme již nyní. Typickými příklady jsou vlny vysokých teplot, období sucha a přívalové srážky. Zatímco dlouhodobé trendy jsou otázkou desetiletí, zvyšování variability počasí je aktuální problém, který vede ke značným rozdílům mezi jednotlivými ročníky, a také mezi regiony.

Očekává se, že klimatická změna zasáhne všechny oblasti světa. Pro některé oblasti modely předpovídají významný pokles srážek v průběhu letních měsíců za současného zvýšení teploty. Důsledkem budou období, ve kterých bude vegetace trpět suchem. Týká se to například jižní Evropy, kde je očekáváno snížení výnosů zemědělských plodin, popřípadě některé plodiny nebude možno pěstovat vůbec. Naopak v severní Evropě bude vzestup teplot doprovázen výrazným zvýšením srážkových úhrnů, což může vést jednak ke zvýšení výnosů v současnosti pěstovaných plodin a změna umožní také nově pěstování plodin s vyššími nároky na teplo. Obecně je velmi pravděpodobné, že vlny veder se budou vyskytovat častěji a budou trvat déle. V mnoha oblastech budou extrémní srážky intenzivnější a častější. Oceán se bude i nadále oteplovat a okyselovat a průměrná globální hladina oceánu bude stoupat.

Jaké lze očekávat dopady na zemědělství?

Klimatická změna velmi výrazně ovlivní v následujících desetiletích produktivitu zemědělství, následkem toho také dostupnost potravin a jejich zdravotní nezávadnost. Přímými dopady změny teploty, koncentrace CO2 a rozložení srážek jsou pozvolné změny ve výnosech a kvalitativních parametrech jednotlivých zemědělských plodin. Musíme však také počítat s nepřímými dopady, a to na choroby, škůdce a plevele a dojde také ke změnám v geografickém rozložení druhů hub, produkujících mykotoxiny. Mikroskopické vláknité houby, které mají schopnost produkovat toxické látky, mají totiž své optimální životní podmínky poměrně přesně vymezeny, a to zejména rozsahem teplot a požadavkem na vlhkost prostředí. Pokud však určitému druhu přestanou podmínky vyhovovat a vymizí, jeho místo okamžitě zaujme druh jiný.

Změny ve spektru patogenů Fusarium

Velmi názorným příkladem vlivu klimatické změny ovlivňující tvorbu mykotoxinů v zemědělských plodinách v předsklizňovém období je změna ve složení druhů Fusarium na pšenici, které jsme byli svědky v posledních desetiletích. Pro klasová fuzária (anglicky Fusarium head blight - FHB) na obilovinách je totiž typická současná přítomnost více druhů Fusarium, přičemž zastoupení jednotlivých druhů je závislé na podmínkách prostředí. Změna spočívala v postupném vytěsňování v Evropě původně dominantního druhu F. culmorum druhem F. graminearum. Příčinou je jak skutečnost, že F. graminerum je více teplomilné, tak také rozšíření pěstování kukuřice, na které se tento patogen hojně vyskytuje, i do oblastí severnějších zeměpisných šířek, kde dříve pěstována být nemohla.

Proměnlivost výskytu mykotoxinů v kukuřici

U kukuřice je situace s kontaminací mykotoxiny složitější. Podílejí se na ní dvě skupiny patogenů napadajících kukuřičné palice. Skupina tvořená především F. graminearum a F. culmorum všeobecně převažuje v ročnících a lokalitách, které jsou charakterizovány častějšími srážkami a nižšími letními teplotami. Jejich výskyt je doprovázen kontaminací kukuřice deoxynivalenolem a zearalenonem. Naopak ochoření palic způsobené druhy F. verticillioides (syn. F. moniliforme), F. subglutinans a F. proliferatum je podporováno suššími a teplejšími klimatickými podmínkami a je zodpovědné za kontaminaci kukuřice fumonisiny. Vysoká úroveň kontaminace fumonisiny způsobila v letech 2003 a 2004 značné problémy chovatelům skotu v severní Itálii. V oblasti proslavené produkcí kvalitního sýra je hojně pěstována kukuřice jako klíčová plodina pro krmení mléčného skotu. Horká a suchá léta zde měla za následek zvýšený výskyt F.verticillioides na kukuřičných palicích a následně kontaminaci zrna vysokými obsahy fumonisinů. F.verticillioides, stejně jako některé další příbuzné druhy ze sekce Liseola, mají teplotní optimum pro produkci fumonisinů 25-30°C. Navíc zde byl kvůli velmi suchému počasí také problém producent aflatoxinů Aspergillus flavus. Tato houba má široké teplotní rozmezí, které toleruje (19-35 °C), optimum pro růst je 28 °C, pro produkci aflatoxinů 28-30 °C, zejména vyžaduje teplé noci. Je ještě více suchomilná než F. verticillioides a v podmínkách sucha způsobujícího stres rostlin kukuřice osídlila dozrávající palice rostlin oslabených suchem i napadením fuzárii a kontaminovala zrno aflatoxiny. Projevilo se to vysokými koncentracemi aflatoxinu M1 v mléce krav krmených kontaminovanou kukuřicí. Následkem byly značné ekonomické ztráty.

Aflatoxiny

Pro podmínky střední Evropy představují pravděpodobně nejvážnější hrozbu spojenou se změnou spektra vyskytujících se mykotoxinů v důsledku globální změny klimatu právě aflatoxiny. Aflatoxiny mají ze všech mykotoxinů nejvyšší akutní i chronickou toxicitu, a to zejména aflatoxin B1. Jeho maximální koncentrace je limitována jak v zemědělských komoditách určených pro výrobu potravin, tak krmiv, a to v celosvětovém měřítku. Ovšem, v mnoha zejména afrických zemích jsou limity uplatňovány pouze na produkci určenou na export. Donedávna nebyly v Evropě aflatoxiny vůbec za problém zemědělské prvovýroby považovány. První alarmující zkušeností byl výše zmiňovaný rok 2003, následován pak rokem 2012 s obdobně vysokým alarmujícím výskytem aflatoxinů v kukuřici, a to v Itálii i v celé jižní Evropě a stejně tak i rok 2015.

Staronové mykotoxiny

Aflatoxiny jsou prvními známými mykotoxiny a v současnosti jsou celosvětově nejvýznamnější. Z chemického hlediska jsou to polycyklické nesaturované kumariny. Zatím byly popsány asi dvě desítky různých aflatoxinů, z nichž přirozeně se v rostlinných produktech vyskytují aflatoxiny B1, B2, G1 a G2. Mezi nejčastěji kontaminované komodity patří kukuřice, ořechy, koření a sušené ovoce. Mezi hlavní toxické účinky aflatoxinů patří hepatotoxicita, imunotoxicita, mutagenita, karcinogenita a teratogenita. Aflatoxin B1 je nejsilnějším známým přírodním karcinogenem a nejúčinnějším hepatokarcinogenem u zvířat. Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny, Světová zdravotnická organizace (IARC-WHO) řadí aflatoxin B1 do skupiny 1 jako karcinogen způsobující rakovinu jater u člověka. Při zkrmování kontaminovaných krmiv mohou přecházet toxické metabolity do živočišných produktů, např. v mléce se pak vyskytuje aflatoxin M1. Jejich hlavním producentem je houba Aspergillus flavus. Je velmi dobře adaptována na teplé a suché podmínky. Obvykle bývají nejvíce aflatoxiny kontaminovány plodiny z tropických a subtropických oblastí, klimatická změna však toto může změnit. Na rozdíl od pšenice a ječmene, kdy k případné kontaminaci aflatoxiny dochází až v průběhu skladování v nevyhovujících podmínkách, u kukuřice dochází k tvorbě aflatoxinů již během vegetace. Hrozba kontaminace kukuřice aflatoxiny je pravděpodobně jedním z největších rizik spojených v následujících letech s dopadem klimatické změny na zdravotní nezávadnost zemědělských plodin v podmínkách Evropy.

Je nepochybné, že vlivem klimatické změny bude docházet k posunům ve spektru toxigenních mikroskopických hub, kontaminujících zemědělské komodity. Tyto mikroorganismy velmi citlivě reagují na změněné podmínky prostředí. Zatímco některé se budou vyskytovat méně často nebo zcela vymizí, jejich místo zaujmou jiné. Je třeba proto počítat do budoucna se změnou spektra legislativně limitovaných mykotoxinů v zemědělských komoditách a vzhledem k extrémům počasí také s velkou variabilitou jejich výskytu.