Entschlüsselung der Samengesundheit gängiger Nahrungsmittelgetreide (Weizen, Reis) im Nordosten von UP und Gurgaon Haryana, Indien

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 8480 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Die gelagerten Zufallsproben von Nahrungsmittelsamen von Weizen und Reis (60 Proben) wurden an Orten im Osten von UP und im Gurgaon-Distrikt Haryana gekauft. Sein Feuchtigkeitsgehalt wurde geschätzt. Die mykologischen Untersuchungen von Weizensamen ergaben das Vorhandensein von insgesamt 16 Pilzarten, nämlich Alternaria alternata, Aspergillus candidus, Aspergillus flavus, A. niger, A. ochraceous, A. phoenicis, A. tamari, A. terreus, A. sydowi, Fusarium moniliforme, F. oxysporum F. solani, P. glabrum, Rhizopus nigricans, Trichoderma viride und Trichothecium roseum. Während die mykologische Analyse von Reissamen das Vorhandensein von 15 Pilzarten zeigte, nämlich Alternaria padwickii, A. oryzae, Curvularia lunata, Fusarium moniliforme, Aspergillus clavatus, A. flavus, A. niger, Cladosporium sp., Nigrospora oryzae, Alternaria tenuissima, Chaetomium globosum, F. solani, Microascus cirrosus, Helminthosporium oryzae, Pyricularia grisea. Es wurden auch Schwankungen im Vorkommen von Pilzarten bei der Analysemethode „Blotter“ und „Agarplatte“ prognostiziert. Bei der Weizen-Blotter-Analyse wurden 16 Pilzarten nachgewiesen, während auf der Agarplatte 13 Pilzarten nachgewiesen wurden. Bei der Reis-Agarplatten-Methode wurden 15 Pilzarten nachgewiesen, während bei der Blotter-Methode 12 Pilzarten vorhanden waren. Die Insektenanalyse ergab, dass Weizenproben mit Tribolium castaneum infiziert waren. Während die Reissamenprobe das Vorhandensein des Insekts Sitophilus oryzae zeigte. Die Untersuchungen ergaben, dass Aspergillus flavus, A. niger, Sitophilus oryzae und Tribolium castaneum eine Verringerung des Samengewichtsverlusts, der Samenkeimung sowie des Kohlenhydrat- und Proteingehalts gängiger Nahrungsmittelgetreide (Weizen, Reis) verursachten. Es zeigte sich auch, dass das zufällig ausgewählte A. flavus-Isolat 1 aus Weizen ein höheres Potenzial für die Produktion von Aflatoxin B1 aufwies (1392,940 μg/l), während das Reisisolat 2 eine Produktion von 1231,117 μg/l aufwies.

Verluste an Saatgut/Getreide und anderen landwirtschaftlichen Lagerprodukten aufgrund von Schädlingsbefall sind kein neues Phänomen. Sie wurden von Landwirten beobachtet, seit sie von Nahrungsjägern zu Nahrungssammlern wurden. Daher sollte den Nacherntestudien Vorrang eingeräumt werden, insbesondere in feuchten tropischen Klimazonen. In diesen Regionen geht zwischen Ernte und Verzehr mindestens die Hälfte der Nahrungsmittelversorgung verloren. Die Verschlechterung der gelagerten Lebensmittel erfolgt aufgrund dreier Faktoren, nämlich: Pilze, Insekten und Nagetiere. Abhängig von den Lagerbedingungen in Entwicklungsländern kommt es in gelagertem Getreide und Getreideprodukten in unterschiedlichem Ausmaß zu einem Insektenbefall1. Dies ist auf den Mangel an geeigneten Lagermöglichkeiten und die Plünderung von Getreide zurückzuführen2.

Weltweit machen Nachernteverluste 24 % der gesamten Lebensmittelproduktion aus. Sie schwankt zwischen etwa 9 % in Industrieländern und 20 % oder mehr in Entwicklungsländern3. Laut Wijayaratne et al.4 betragen die direkten und indirekten Nachernteverluste in feuchten Regionen bis zu 50 %. Verluste aufgrund von Insektenbefall bei der Lagerung stellen das größte Problem bei der Getreidelagerung dar, insbesondere in Dörfern und Städten in tropischen und subtropischen Ländern, aufgrund feuchter Bedingungen, schlechter Hygiene und ungeeigneter Lagereinrichtungen5.

Manchmal wachsen Schimmelpilze in den von Insekten befallenen Nahrungsmittelkörnern und diese Schimmelpilze produzieren eine chemische Substanz namens Aflatoxin, die Berichten zufolge mit dem Hebelkrebs des Menschen in Verbindung gebracht wird6.

Die Gesamtproduktion von Nahrungsmittelgetreide wurde auf 314,51 Millionen Tonnen geschätzt7. Reis ist das Grundnahrungsmittel für etwa 800 Millionen Menschen in Indien. Es spielt eine wichtige Rolle in Ernährung, Wirtschaft, Beschäftigung, Kultur und Geschichte. Es ist das Grundnahrungsmittel für mehr als 65 % der indischen Bevölkerung und trägt etwa 40 % zur gesamten Nahrungsmittelgetreideproduktion bei. Indien baut Reis auf einer Fläche von 43 Mha an, mit einer Produktion von 112 Millionen Tonnen (Mt) gemahlenem Reis und einer durchschnittlichen Produktivität von 2,6 t −1 ha8.

Die Nahrungssamen (Weizen, Reis) werden für verschiedene Zwecke unterschiedlich lange gelagert. Es wird geschätzt, dass etwa 10–20 % der gelagerten Samen durch Pilze beschädigt werden. Mehrere Pilze wurden mit Samen in Verbindung gebracht, nämlich Weizensamen9,10 und Reissamen11,12. Die nicht wissenschaftliche Lagerung von Weizen- und Reissamen in ländlichen Gebieten im Osten der UP, nämlich Basti, Deoria, Gorakhpur, Maharajganj und Siddhartha Nagar und im Gurgaon-Distrikt Haryana, nämlich Farrukhnagar, Manesar, Pataudi, Sohna, Bilaspur, führt zu einer starken Verschlechterung durch Pilze und Insekten. Detaillierte Studien zu einer solchen Verschlechterung des gelagerten Saatguts wurden jedoch bisher nicht durchgeführt.

Vor diesem Hintergrund wurde in der vorliegenden Untersuchung eine umfassende Untersuchung gelagerter Weizen- und Reissamen auf Pilze und Insekten durchgeführt, um herauszufinden, welche Rolle sie bei der Verschlechterung der Nahrungssamen spielen. Die Aflatoxin B1-Produktion des Aspergillus flavus-Isolats wurde ebenfalls untersucht.

Die zufällig gelagerten Proben von Nahrungssamen (Weizen, Reis) [3 bis 8 Monate alt] wurden an Orten in Eastern UP, nämlich Basti, Deoria, Gorakhpur, Maharajganj und Siddhartha Nagar, und im Gurgaon-Distrikt Haryana, nämlich Farrukhnagar, Manesar, gekauft. Pataudi, Sohna, Bilaspur. Von allen 10 ausgewählten Standorten wurden von jedem Standort sechs Proben von Nahrungssamen (500 g) gekauft und getrennt in vorsterilisierten Polyethylenbeuteln aufbewahrt, nachdem der Name des Bezirks, des Tahsils und des Ortes beschriftet worden war. Daher wurden alle 60 zufällig ausgewählten Samenproben zur Analyse ins Labor gebracht.

Der Feuchtigkeitsgehalt spielt in der Samenmykoflora eine Rolle. Daher wurde der Feuchtigkeitsgehalt in allen zufällig gesammelten 60 Proben von Nahrungsmittelsamen (Weizen, Reis) geschätzt. Das Gewicht von 100 Samen (Weizen, Reis) wurde stichprobenartig mit einer elektronischen Waage erfasst. Der Samenfeuchtigkeitsgehalt wurde nach der Ofentrocknungsmethode unter Verwendung von drei Wiederholungen von jeweils 20 g (ISTA)13,14 geschätzt. Nach der Schätzung des anfänglichen Feuchtigkeitsgehalts der Samen wurden etwa 200 g Samen jeder Probe in Musselin-Stoffbeuteln aufbewahrt, um eine freie Luftzirkulation zu ermöglichen, und in einen Samentrocknungsraum gegeben, der eine konstante Temperatur von 15 °C und 15 % relative Luftfeuchtigkeit aufrechterhielt. Zur Abschätzung des Feuchtigkeitsgehalts wurden im Abstand von sieben Tagen Samenproben entnommen. Der prozentuale Feuchtigkeitsgehalt wurde geschätzt.

Die Mykofloralanalyse aller zufällig gesammelten 60 Proben von Lebensmittelsamen (Weizen, Reis) erfolgte nach folgenden Techniken (i) Agarplattentechnik15 (ii) Standard-Blotter-Technik16. (i) Bei der Agarplattentechnik wurde während des gesamten Experiments Czapeks Dox-Agarmedium mit den folgenden Zusammensetzungen verwendet: Zutaten g/Liter (Saccharose 30,00; Natriumnitrat 2,00; Dikaliumphosphat 1,00; Magnesiumsulfat 0,50; Kaliumchlorid 0,50; Eisensulfat 0,01; Agar). 15,00; End-pH (bei 25 °C) 7,3 ± 0,2. Das Medium wurde in einem Autoklaven bei einem Druck von 20 lb/Quadratzoll 30 Minuten lang sterilisiert. Nach dem Abkühlen des Mediums auf etwa 40 °C wurden 10 mg Streptopenicillin gründlich eingemischt 10 ml Medium wurden aseptisch in jede der vorsterilisierten Petrischalen (80 mm Durchmesser) separat gegossen und erstarren gelassen. Die verwendeten Glaswaren wurden über Nacht in einem Ofen bei 180 °C vorsterilisiert (ii) Bei der Standard-Blotter-Technik wurden drei Stücke Löschpapier durch Eintauchen in Ethylalkohol sterilisiert. Man ließ sie trocknen und legte sie in eine vorsterilisierte Petrischale (Durchmesser 80 mm).

5 Samen jeder Probe von Nahrungssamen (Weizen, Reis) wurden in gleichem Abstand in jeder der vorsterilisierten Petriplatten aufbewahrt, die getrennt angefeuchtete Löschblätter und verfestigtes Agarmedium enthielten. Es wurden 10 solcher Testplatten hergestellt, die 50 Samen jeder Probe enthielten. Petrischalen wurden 7 Tage lang bei 28 ± 2 °C inkubiert. Die auf den Samen auftretenden Pilze wurden isoliert, gereinigt und ihre Einzelsporenkulturen wurden auf Czapeks Dox-Agarmedium in einem BSB-Inkubator bei 10 ± 1 °C gehalten.

Alle Proben von Nahrungsmittelsamen (Weizen, Reis) wurden durch Eintauchen in 0,1 %ige Natriumhypochloritlösung oberflächensterilisiert. Anschließend wurden die Samen gründlich mit sterilisiertem destilliertem Wasser gewaschen, um die Spuren des Desinfektionsmittels zu entfernen. Die Samen wurden auf angefeuchtete Löschblätter und verfestigtes Czapek-Dox-Agar-Medium gelegt. Die Petrischalen wurden bei 28 ± 2 °C inkubiert. Die auf den Samen auftretenden Pilze wurden am siebten Tag isoliert.

Die Pilze wurden identifiziert, indem ihre morphologischen und kulturellen Merkmale mit authentischen Kulturen verglichen wurden, die im Mycology Laboratory, Department of Botany, University of Gorakhpur und Amity Institute of Biotechnology, Amity University Haryana gepflegt wurden, sowie mit Hilfe der verfügbaren Literatur18,19,20,21 .

Die prozentuale Häufigkeit unsterilisierter und sterilisierter Samen wurde mithilfe der folgenden Formeln berechnet: Häufigkeit (%) = Anzahl der Platten, in denen einzelne Pilzarten vorkamen × 100/Gesamtzahl. der untersuchten Platten.

Gespeicherte Zufallsproben (60) von Nahrungssamen (Weizen, Reis) [3–8 Monate alt], gesammelt an Orten im östlichen UP, nämlich Basti, Deoria, Gorakhpur, Maharajganj und Siddhartha Nagar und im Gurgaon-Distrikt Haryana, nämlich Farrukhnagar, Manesar , Pataudi, Sohna, Bilaspur wurden ebenfalls auf ihren Insektenbefall beobachtet. Beobachtungen zum Vorkommen von Insekten in Proben gelagerter Nahrungsmittelkörner wurden als Vorhandensein (+)/Nichtvorhandensein (–) des Insekts in Tabelle 4 aufgezeichnet.

Frisch geerntete, sterilisierte Weizen- und Reissamen wurden in vorsterilisierte Polyethylenbeutel (50 g/Beutel) gegeben und mit einer Scheibe (5 mm Durchmesser) verschiedener Pilzarten getrennt beimpft. Für jede Pilzart wurden 5 Kontroll- und 5 Behandlungssätze hergestellt und 20 Tage unter Laborbedingungen (28 ± 2 °C) gelagert. Der Gewichtsverlust, der Keimungsprozentsatz sowie der Kohlenhydrat- und Proteingehalt der behandelten und Kontrollsätze wurden beobachtet. Zur Keimung wurden die Samen auf angefeuchtetes Filterpapier gelegt und die Keimung wurde in unterschiedlichen Abständen für behandelte und Kontrollsätze aufgezeichnet.

Der Prozentsatz der Keimung wurde nach der folgenden Formel berechnet:

Die lebenden Insekten, nämlich Tribolium castaneum und Sitophilus oryzae, wurden in kleinen Glasröhrchen (1′ × ​​4′) gesammelt und separat mit Baumwolle verschlossen. 50 g oberflächensterilisierte gesunde Samen von Körnern (Weizen, Reis) wurden getrennt für jede Ware in sterilisierte Gläser (in 5 Wiederholungen) mit Zinndeckel gegeben. In jedes wurden 2 in Glasröhrchen gesammelte Insektenpaare (2 Männchen und 2 Weibchen) gegeben Glas mit jeweils einem Samen, z. B. Weizen, Reis. Für jede Insektenbewegung wurde ein sterilisierter weißer Hartpapierstreifen separat in das Gefäß gegeben. Für den Gasaustausch wurde in jeden der Zinndeckel des Glasgefäßes ein kleines, nadelgroßes Loch gebohrt. Die Gläser wurden im Dunkeln bei Raumtemperatur (28 ± 2 °C) aufgestellt. Die Beobachtung bei Kontrolle und Behandlungen erfolgte nach 2 Monaten in Bezug auf Gewichtsverlust, Keimungsprozentsatz, Kohlenhydrat- und Proteingehalt in den mit jeder Ware inokulierten Samen separat.

Die durch Pilze/Insekten verursachte Verschlechterung des Kohlenhydratgehalts in Weizen- und Reissamen wurde nach der Anthrone-Methode22 untersucht. Die Kohlenhydrate wurden durch Conc. dehydriert. H2SO4 zur Bildung von Furfural. Anschließend kondensiert Furfural mit Anthron (10-Keto-9, 10-Dihydroanthracen) und bildet einen blaugrün gefärbten Komplex. Dies wurde mit einem Kalorimeter bei 630 nm gemessen. Die Schätzung des Proteingehalts erfolgte nach Lowry et al.23 unter Verwendung von Rinderserumalbumin als Standard. Die optische Dichte jeder Kichererbsensamenprobe wurde bei 650 nm gemessen.

Vier Isolate von A. flavus wurden zufällig aus den einzelnen Lebensmittelsamenproben von Weizen und Reis ausgewählt, um ihr Aflatoxin B1-Produktionspotenzial durch Dünnschichtchromatographie (TLC) zu bestimmen24. Fünfzig μl Konidiensuspension (≈106 Konidien/ml) ausgewählter A. flavus-Isolate wurden separat in 49,5 ml SMKY (Saccharose, 200 g; MgSO4·7H2O, 0,5 g; KNO3, 0,3 g; Hefeextrakt, 7,0 g; destilliertes Wasser) inokuliert 1000 ml) Brühmedium in einen 150-ml-Erlenmeyerkolben geben und gründlich mischen, gefolgt von einer Inkubation bei 27 ± 2 °C für 10 Tage. Der Inhalt jedes Kolbens wurde nach der Inkubation filtriert und das Filtrat mit Chloroform (40 ml) in einem Scheidetrichter extrahiert. Der abgetrennte Chloroformextrakt wurde im Wasserbad bei 60–70 °C getrocknet. Der nach dem Eindampfen verbleibende Rückstand wurde in 1 ml Chloroform erneut gelöst und 50 μl davon wurden auf eine TLC-Platte (20 × 20 cm² Kieselgel) getüpfelt. Die Platte wurde im Lösungsmittelsystem Toluol: Isoamylalkohol: Methanol (90:32:2; v/v/v) entwickelt und die Intensität von AFB1 wurde unter einem Ultraviolett-Fluoreszenzanalyseschrank bei einer Anregungswellenlänge von 360 nm25 beobachtet. Die fluoreszierenden blauen Flecken auf der TLC-Platte, die AFB1 enthielt, wurden in 5 ml kaltem Methanol abgekratzt und 5 Minuten lang bei 3000 U/min zentrifugiert. Die Absorption des Überstands wurde bei 360 nm aufgezeichnet und der AFB1-Gehalt quantifiziert26.

Aus Tabelle 1 geht hervor, dass das 100-Samen-Gewicht von Weizen- und Reissamen 4,60 ± 0,23 bzw. 2,68 ± 0,13 (g) betrug, was auf die Samengrößenvielfalt hinweist. Nach sieben Tagen Inkubation wiesen die Körner einen Feuchtigkeitsgehalt von 6,71 ± 0,53 bzw. 7,32 ± 0,43 Prozent auf.

Insgesamt gibt es 16 Pilzarten, nämlich Alternaria alternata, Aspergillus candidus, Aspergillus flavus, A. niger, A. ochraceous, A. phoenicis, A. tamari, A. terreus, A. sydowi, Fusarium moniliforme, F. oxysporum F . solani, P. glabrum, Rhizopus nigricans, Trichoderma viride und Trichothecium roseum wurden sowohl mit Agarplatten- als auch Löschpapiermethoden aus 60 Zufallsproben von Orten im östlichen UP, nämlich Basti, Deoria, Gorakhpur, Maharajganj und Siddhartha Nagar, isoliert In den Distrikten Gurgaon, Haryana, nämlich Farrukhnagar, Manesar, Pataudi, Sohna und Bilaspur, wurden Weizensamen (Triticum aestivum L.) gelagert (Tabellen 2, 3). Dabei dominierten Aspergillus flavus, A. niger, A. ochraceus und A. terreus mit 29,0, 27,0, 23,0, 21,0 % in der Blotter-Studie und 29,0, 22,0, 22,0, 20,0 % in der Agarplatten-Untersuchungsmethode (Tabelle 4). In Weizensamen zeigte die Blotter-Analyse 16 Pilzarten, während auf der Agarplatte 13 Pilzarten nachgewiesen wurden (Tabelle 4). Von Zeit zu Zeit haben Forscher Pilze isoliert, der Unterschied kann auf unterschiedliche klimatische Bedingungen zurückzuführen sein. 25 Gattungen und 59 Arten samenbürtiger Pilze aus Ägypten mit der höchsten Dominanz der Gattung Aspergillus (18 Arten + 2 Sorten), gefolgt von Penicillium (12 Arten + 1 Sorte), Fusarium steht in dieser Hinsicht an dritter Stelle (5 Arten + 1 Sorte). ), gefolgt von Rhizopus spp., Mucor spp., Alternaria spp. und Curvularia spp.27; Insgesamt 28 Gattungen und 72 Arten samenbürtiger Pilze, die häufigsten Arten sind A. niger, A. flavus, A. terreus, A. nidulans, A. alternata, Cladosporium herbarum und F. oxysporum28; A. tenuis29; Chaetomium globosum, Drechslera hawaiiensis, Fusarium subglutinens und Rhizoctonia solani unter Verwendung der Löschpapiermethode30; Fusarium spp., Bipolaris spp., Alternaria spp., Curvularia spp., Aspergillus spp. und Penicillium spp.31; A. flavus, A. niger, A. alternata und F. verticillioides32; Insgesamt 14 Gattungen und 22 Arten, darunter Drechslera sorokiniana mit maximalem Mittelwert Häufigkeit (18,1 %), andere pathogene Pilze umfassen D. tetramera (15,66), D. teres (12,5), Alternaria alternata (9,75), A. tritici (4,33), A. triticola (6,41), Fusarium semitectum (10,58), Cercospora spp. (2,75) F. solani (1,08), F. oxysporum (1,66), Stemphylium solani (5,66), S. botryosum (2,55), Cladosporium herbarium (3,41), Phoma spp. (6.5) und Sclerotinia sclerotiorum (3.25)33; Alternaria alternata (55,10 %), Bipolaris sorokiniana (34,69 %) und Cladosporium herbarum (7,19 %)34, Alternaria alternata, Aspergillus flavus, A. niger, Curvularia lunata, Fusarium moniliforme, Rhizopus stolonifer, Mucor spp. und Trichoderma viride aus achtzig Samenproben unter Verwendung von Standard-Löschpapier- und Agarplattenmethoden35; Alternaria alternata (Infektionsrate 6,8–19,5 %), Tilletia caries (1–2 %), Fusarium spp. (0,5–3,5 %), Cladosporium herbarum (1,5–3,5 %), Bipolaris sorokiniana (1,0–4,8 %), Mucor spp. (1,5–12 %), Penicillium spp. (0,5–1,5 %) und Aspergillus spp. (1–1,5 %) auf den Samen36; Aspergillus, Penicillium, Fusarium und Alternaria9 sowie 44 Pilzarten aus 20 Gattungen, zwei vorherrschende Krankheitserreger (durchschnittliche Inzidenz > 40 %) Alternaria alternata und Cladosporium spp. Ustilago tritici kam nur in sieben der 25 Gouvernorate vor und war weniger häufig als Tilletia tritici10. Es ist erwiesen, dass eine Pilzkontamination die Lebensfähigkeit der Weizensamen verringert und letztendlich die Keimung beeinträchtigt37.

Die Pilzuntersuchungen an 60 Proben verschiedener gelagerter Nahrungssamen von Reis (Oryza sativa L.) aus Orten im östlichen UP, nämlich Basti, Deoria, Gorakhpur, Maharajganj und Siddhartha Nagar und dem Gurgaon-Distrikt Haryana, nämlich Farrukhnagar, Manesar, Pataudi, Sohna, Bilaspur zeigte das Vorkommen von 15 Pilzarten, nämlich Alternaria padwickii, A. oryzae, Curvularia lunata, Fusarium moniliforme, Aspergillus clavatus, A. flavus, A. niger, Cladosporium sp., Nigrospora oryzae, Alternaria tenuissima, Chaetomium globosum, F . Solani, Microascus cirrosus, Helminthosporium oryzae, Pyricularia grisea. Unter diesen Pilzarten wurde anhand der prozentualen Häufigkeit festgestellt, dass A. niger, Aspergillus flavus, dominant ist. Die Agarplattenmethode zeigte das Vorhandensein von 15 Pilzarten, während die Blotter-Methode das Vorhandensein von 12 Pilzarten zeigte. Die Agarplatten-Methode zeigte eine höhere prozentuale Häufigkeit, während die Blotter-Methode eine geringere Häufigkeit von Pilzarten aufwies (Tabelle 5). Von Zeit zu Zeit haben Forscher Pilze isoliert, der Unterschied könnte auf unterschiedliche klimatische Bedingungen zurückzuführen sein, nämlich Curvularia38; Alternaria alternata, A. tenuissima, Aspergillus niger, A. flavus, A. terreus, Chaetomium globosum und Curvularia lunata39; Drechslera oryzae, Alternaria padwickii.40; Gibberella zeae (anamorph, Fusarium graminearum) und Fusarium semitectum, mit F. acuminatum, F. anguioides, F. avenaceum, F. chlamydosporum, F. equiseti und F. oxysporum41; A. padwickii, A. longissima, Curvularia oryzae, C. lunata, Drechslera oryzae, A. niger, Fusarium moniliforme, F. semitectum, F. oxysporum, F. solani und Arten von Phoma, Cercospora, Chaetomium, Sclerotium, Penicillium, Myrothecium und Colletotrichum aus Samen von Reissorten42; Bipolaris oryzae, Fusarium moniliforme, Pyricularia oryzae, Rhizoctonia solani, Sarocladium oryzae, Sclerotium oryzae, Microdochium oryzae und Curvularia lunata werden mit Sameninfektionen von Reis in Verbindung gebracht, die zu Ertragseinbußen, Qualitätsverschlechterungen und Keimungsstörungen führen43; Insgesamt 8 Pilzgattungen, nämlich Alternaria, Aspergillus, Bipolaris, Chaetomium, Curvularia, Fusarium, Sarocladium und Trichoderma, bestehend aus zwölf Arten44; Helminthosporium oryzae45; Penicillium globosum, Rhizoctonia sp., Phoma sp. wurden häufiger mit der Löschpapiermethode isoliert und Curvularia lunata und Drechslera sp. aus Agarplatten46; Alternaria padwickii, gefolgt von Curvularia lunata (5,9–14 %), Fusarium oxysporium (9,9–13,5 %) und Verticillium sp (2–9,5 %)47; sechs Gattungen nämlich. Bipolaris oryzae (2,5 bis 8,53 %), Alternaria padwickii (5,3 bis 13,35 %), Fusarium moniliforme (11,66 bis 21,67 %), Fusarium oxysporum (1,25 bis 4,35 %), Curvularia lunata (1,95 bis 7,5 %) und Aspergillus sp. (1,75). bis 6,54 %48; Alternaria padwickii, Curvularia lunata, Fusarium moniliforme, Helminthosporium oryzae, Sarocladium oryzae, Pyricularia oryzae, Rhizopus oryzae, A. niger und Trichoderma sp.49; Penicillium sp. und Aspergillus sp.50; Aspergillus flavus, A. niger, Penicillium sp. und Fusarium sp.11; Aspergillus sp., Fusarium sp., Rhizopus sp., Gibberella sp., Tilletia sp. und Penicillium sp.12. Wie aus Tabelle 4 hervorgeht, bestanden die aus Basti, Deoria und Maharajganj, Farrukhnagar, Manesar und Pataudi gesammelten Weizenproben aus Tribolium castaneum. Die Reisproben aus Sohna und Bilaspur zeigten kein Insekt Sitophilus oryzae. Es ist interessant festzustellen, dass eine Probe von Nahrungssamen von Basti dort stark befallen war, wo die maximale Insektenpopulation verzeichnet wurde (Tabelle 6).

Frühere Forscher haben von Zeit zu Zeit über Beobachtungen zum Vorhandensein von Speicherinsekten auf gewöhnlichen Samen/Körnern berichtet. Tribolium castaneum (Herbst) (Coleoptera: Tenebrionidae) ist einer der größten Insektenschädlinge gelagerter Samen51,52. Tribolium castaneum (Herbst) (Coleoptera: Tenebrionidae) ist der wichtigste Vorratsinsektenschädling, der Reis (Oryza sativa L.) befällt53.

Wie aus Tabelle 7 hervorgeht, spielten Aspergillus flavus, A. niger und Tribolium castaneum L. eine wichtige Rolle beim Gewichtsverlust und der Samenkeimung von Weizensamen. Die mit Aspergillus flavus inokulierten Weizensamen zeigten 42,15 ± 0,19, A. niger 39,12 ± 0,14, Tribolium castaneum L 37,13 ± 0,16 % Kohlenhydrate. Inhalt bzw. Die mit Aspergillus flavus inokulierten Samen zeigten einen Proteingehalt von 6,7 ± 0,14, A. niger 5,9 ± 0,15, während die mit Tribolium castaneum L. inokulierten Weizensamen einen Proteingehalt von jeweils 4,7 ± 0,19 % aufwiesen (Tabelle 7). Die Ergebnisse zeigten, dass A. niger-Filtrat einen negativen Einfluss auf die Keimungsrate von Weizensamen und die Entwicklung ihrer Sämlinge hat. Dies könnte an der Fähigkeit des Pilzes liegen, Aflatoxine zu produzieren. Diese Ergebnisse stimmen mit früheren Ergebnissen überein. Ijaz et al.54 berichteten, dass A. niger der am stärksten schädigende Speicherpilz unter den Pilzpathogenen ist, was zu einer geringeren Qualität und Samenkeimung führt. Kulturfiltrate von Aspergillus sp. haben berichtet, dass sie eine Verringerung der Samenkeimung und der Wurzelsprossverlängerung verursachen55. Die Keimrate von Weizenkörnern, die mit dem Filtrat von A. niger und Rhizopus sp. bewässert wurden. betrug 20 % bzw. 80 %, verglichen mit 100 % der Kontrollkörner, die mit Wasser bewässert wurden. Die Kulturfiltrate von A. niger und Rhizopus sp. beeinflussen nicht nur den Prozentsatz der Getreidekeimung, sondern auch die Morphologie der Weizenkeimlinge56.

Wie aus Tabelle 8 hervorgeht, spielten Aspergillus flavus, A. niger und Sitophilus oryzae L. eine wichtige Rolle bei der Gewichtsabnahme von Reissamen und der Samenkeimung. Die mit Aspergillus flavus inokulierten Reissamen zeigten 41,17 ± 0,11, A. niger 37,11 ± 0,12, Sitophilus oryzae 33,13 ± 0,13 % Kohlenhydrate. Inhalt bzw. Die mit Aspergillus flavus inokulierten Reissamen zeigten einen Proteingehalt von 4,7 ± 0,11, A. niger 4,1 ± 0,10, während mit Sitophilus oryzae L. inokulierte Reissamen jeweils einen Proteingehalt von 4,9 ± 0,10 % aufwiesen (Tabelle 8). Aus Untersuchungen geht hervor, dass Aspergillus flavus und A. niger dominante Pilze waren, die Weizen- und Reissamen schädigten (Abb. 1). Eine Studie ergab, dass zwischen dem Samenbefall durch Mikroflora und der Samenkeimung eine hohe negativ signifikante Korrelation bestand57. Jalander und Gachande55 berichteten in einer Studie über die Wirkung verschiedener Pilzarten von Aspergillus-Samenpilzen auf die Keimung und das Keimlingswachstum von Bohnen und Getreide, dass A. niger zu einer Verringerung des Keimungsprozentsatzes sowie des Wachstums der Plumule und der Keimwurzel führte. Als negative Auswirkung wirkt sich der Pilz A. niger stärker als alle anderen Pilze auf alle Keimeigenschaften von Reissamen aus. In Übereinstimmung mit den Ergebnissen der vorliegenden Studie stellten Islam et al.58 fest, dass es eine negative und signifikante Korrelation [R = −97 %] zwischen der Rate der Pilzkontaminationen und dem Keimungsprozentsatz in verschiedenen Reissorten gibt. Unter den untersuchten Faktoren hatte A. niger im Vergleich zu anderen Faktoren einen starken negativen Einfluss auf alle Keimungseigenschaften von Reissamen59.

Ein Blick auf dominante Pilze, die auf Weizen- und Reissamen vorkommen.

Wie aus Tabelle 9 hervorgeht, zeigte das zufällig ausgewählte A. flavus-Isolat 1 aus Weizen ein höheres Potenzial für die Produktion von Aflatoxin B1 (1392,940 μg/l), während das Reisisolat 2 eine Produktion von 1231,117 μg/l zeigte. Bei beiden Isolaten waren einige nicht toxisch. Andere aus Weizen und Reis isolierte A. flavus-Isolate zeigten eine geringere Aflatoxinproduktion.

Aflatoxine (AFs) sind eine Gruppe von Mykotoxinen, die als Sekundärmetaboliten durch den Verderb von Aspergillus-Pilzen, insbesondere Aspergillus flavus und Aspergillus parasiticus, entstehen60. Die wichtigsten Mitglieder sind Aflatoxin B1 (AFB1), Aflatoxin B2 (AFB2), Aflatoxin G1 (AFG1) und Aflatoxin G2 (AFG2). Es handelt sich um hochgiftige und krebserregende Verbindungen, die bei Nutztieren und Menschen Krankheiten verursachen61. In den letzten Jahren haben zahlreiche Studien in vielen Ländern hohe Aflatoxin- und Pilzbefallwerte im Reis festgestellt62. Die maximale AFB1-Konzentration von 606 Mikrogramm kg(−1) wurde in einer Weizenprobe aus dem Bundesstaat Uttar Pradesh beobachtet63. Die AFB1-Kontamination in Reis lag zwischen 0,014 und 0,123 µg/kg64. Von 1200 Reisproben wiesen 67,8 % AFB1 im Bereich von 0,1 bis 308,0 Mikrogramm/kg auf. Alle Reisproben aus Chattishgarh, Meghalaya und Tamil Nadu zeigten eine AFB1-Kontamination. Gemahlene Reiskörner aus verschiedenen Bundesstaaten wiesen unterhalb der zulässigen AFB1-Werte auf (durchschnittlich 0,5–3,5 Mikrog/kg)65.

Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

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Vashist N. Pandey

Aktuelle Adresse: Experimental Botany and Nutraceutical Lab, Abteilung für Botanik, DDU Gorakhpur University, Gorakhpur, 273009, Uttar Pradesh, Indien

Abteilung für Botanik, Guru Ghasidas Vishwavidyalaya (A Central University), Bilaspur, 495009, Chhattisgarh, Indien

Narendra Kumar

Amity Institute of Biotechnology, Amity University Haryana, Manesar, Gurgaon, 122413, Haryana, Indien

SM Paul Khurana

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NK-hat das Experiment zusammengestellt, S.MPK-geführt für das ExperimentV.NP-geführt für das Experiment.

Korrespondenz mit Narendra Kumar.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Kumar, N., Khurana, SMP & Pandey, VN Entschlüsselung der Samengesundheit gängiger Nahrungsmittelgetreide (Weizen, Reis) im Nordosten von UP und Gurgaon Haryana, Indien. Sci Rep 13, 8480 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-34510-3

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Eingegangen: 26. Juli 2022

Angenommen: 03. Mai 2023

Veröffentlicht: 25. Mai 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-34510-3

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