Zijn aarfusarium en de gerelateerde mycotoxinen te voorspellen in wintertarwe? Prof G. Haesaert Faculteit Toegepaste Bio-ingenieurswetenschappen HoGent - UGent
Aarfusarium Gevolgen: Direct: Opbrenstderving Schade door stengel- en voetrot Slechte kieming Indirect: Contaminatie van korrels met mycotoxinen
Waarom komt aarfusarium voor? Short Training Initiative, 2012
Weersomstandigheden Matige temperaturen en regen bevorderen Fusarium spp. Short Training Initiative, 2012
Fusarium spp.: de perfecte overlevingsstrategie Biotroof saprofiet Necrotroof Ziektecyclus en inoculumbronnen
% 0 20 40 60 80 100 Grote waardplantenreeks Bottelare Raaigrassen Straatgras Windhalm Duist. Maïs Weeds Residues Soil Wheat
Aarfusarium: een complex van soorten Aarfusarium wordt veroorzaakt door verschillende Fusarium soorten en Microdochium nivale In NW Europa: F. graminearum, F. culmorum, F. poae, F. avenaceum maar ook F. Sporotrichioides, F. equiseti en F. langsethiae Iedere soort heeft zijn eigen optimale temperatuur voor groei en ontwikkeling
Verschillen in virulentie tussen 6 days post inoculation de soorten F. poae F. sporotrichioides F. langsethiae 8
Aarfusarium: populatie in Vlaanderen: 2002-2012
2002 2003 2004 2005 2007 2008 2009 2010 2011 2004 2005 2007 2008 2009 2010 2011 % species % species 2002 2003 2004 2007 2008 2009 2010 2011 2002 2003 2004 2005 2007 2008 2009 2010 2011 % species % species Aarfusarium: populatie in Vlaanderen: 2002-2011 Locatie effect 100% 80% 60% 40% 20% 0% Bottelare Tongeren/Assent 100% 80% 60% 40% 20% 0% 100% 80% 60% 40% 20% 0% Poperinge 100% 80% 60% 40% 20% 0% Verrebroek
Aarfusarium: populatie in Vlaanderen: 2002-2011 Fusarium populatie is meer complex in jaren van hoge infectiedruk 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 30 25 20 15 10 5 5 species 4 species 3 species 2 species 1 species Ziekte index 0% 2002 2003 2004 2005 2007 2008 2009 2010 2011 0
Samenstelling ziektecomplex: belangrijk? Mycotoxine productiepatroon is soort afhankelijk Species Mycotoxin F. graminearum Deoxynivalenol, nivalenol, zealarelon F. culmorum Deoxynivalenol, nivalenol, zealarelon F. avenaceum Moniliformins, beauvericin, emiatins, F. poae Fusarenon-X, Diacetoxyscripetol, T2, HT2, neosolaniol F. langsethiae T2, HT2 F. verticillioides Fumonisins, moniliformins
Voorkomen van aarfusarium Is zeer wisselend! Wijst op een sterk afhankelijkheid van specifieke weersomstandigheden: regen rond bloei is bepalend Maar zonder inoculum geen aantasting Inoculum sterk perceelsgebonden
DON-gehalte (mg/kg) 2,5 2 1,5 Rain periods 1 0,5 0 3/06/2002 4/06/2002 5/06/2002 6/06/2002 7/06/2002 8/06/2002 9/06/2002 Bloeidatum
Voorkomen van mycotoxinen Is zeer wisselend en nog moeilijker in te schatten! Mycotoxinen zijn secundaire metabolieten van schimmels (zijn niet echt nodig om te (over)leven ) Productie sterk onderhevig aan omgevingsomstandigheden Rol? DON is virulentie factor (is fytotoxisch): helpt de schimmel de plant te koloniseren Anderen mycotoxinen?
Voorkomen van mycotoxinen: sublethale dosissen verhogen concentratie DON
Voorkomen van mycotoxinen: wat met gemaskeerde mycotoxinen?
Voorkomen van mycotoxinen: wat met gemaskeerde mycotoxinen? Short Training Initiative, 2012
Voorkomen van mycotoxinen Resistentiegenen spelen een rol Resistentie en gemaskeerde mycotoxinen
Voorkomen van mycotoxinen: wat met gemaskeerde mycotoxinen? Short Training Initiative, 2012
Hoe kunnen we aarfusarium voorspellen? 1. Inzicht in welke factoren bepalend zijn voor de aanwezigheid van aarfusarium 2. Kwantificering van iedere beïnvloedende factor Aanpak: observeren, observeren, observeren.
Assent Bottelare Braives Ciney Enghien Gembloux Gingelom Gistel Havelange Helkijn HollogneSurGeer Koksijde Leefdaal Lierde Linter Nieuwenhove Poperinge Scy Tongeren Verrebroek Zuienkerke Zwalm Zwevegem Beitem Van 2002 tot nu werden verschillende proef- en praktijkvelden in Vlaanderen geëvalueerd voor aarfusarium en DON gehaltes. Dit resulteerde in een databank met 4663 datapunten. 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002
Overzicht van databanken
Wat heeft invloed op het voorkomen van aarfusarium? Weersomstandigheden Rond bloeiperiode: relatieve vochtigheid en neerslag belangrijkst (verspreiding en infectie) veelvuldige regenval in de periode van bloei zijn bevorderlijk voor infectie F. graminearum» Bij RV > 90 % na 8 uur 97.5 % kieming van ascosporen» Bij RV < 90 % na 8 uur 0.4 % kieming van ascosporen
Wat heeft invloed op het voorkomen van aarfusarium? Lengte van aarnatperiode is belangrijk: F. avenaceum: infectiekans bij 8 uur natperiode is 0 %; bij 72 u natperiode = 84 % M. Nivale: infectiekans bij 8 uur natperiode is 0 %; bij 72 u natperiode = 22 % Water is ook nodig voor het vrij maken van ascosporen en macroconidia uit resp. perithecia en sporothecia circa 5 mm neerslag Vochtgehalte bodem <30 % geen sporenvorming Short Training Initiative, 2012
Wat heeft invloed op het voorkomen van aarfusarium? MAAR: Begin van het groeiseizoen: temperatuur een positieve correlatie met aarfusarium (opbouw en overleving inoculum) Einde van het groeiseizoen: temperatuur een negatieve correlatie (tragere afrijping, latere oogst) Short Training Initiative, 2012
Wat heeft invloed op het voorkomen van aarfusarium? Percelen met tarwe/maïs als voorvrucht hadden de meeste jaren hogere DON gehaltes/symptomen Invloed van tarweras/voorvrucht was meest uitgesproken in jaren met hoge ziektedruk Niet ploegen in combinatie met maïs als voorvrucht gaf vaak de hoogste aantasting en DON concentraties
Voorvrucht, Bodembewerking en rassen (proef Bottelare)
Rassen: Klasse 1 Vijf klassen met 1: weinig gevoelig en 5: zeer gevoelig Klasse 5
Impact van fungiciden
Impact van fungiciden
Impact van fungiciden
Behandel op juiste tijdstip met juiste dosis!! Short Training Initiative, 2012
Voorspellingsmodel DON gehalte en ziekte-index (ZI) zijn continue variabelen => Regressie lineaire regressie ridge regressie (= lineaire regressie met penalty term) regressiebomen boosting support vector regressie (lineaire en radiale kernel) Klassieke lineaire regressie resulteerde in lage performantie: aantal mogelijke inputvariabelen is te beperkt er zijn geen restricties voor de parameters het verband tussen DON/ZI en input variabelen is vaak niet lineair
Voorspellingsmodel Omdat ook de performantie van de meer geavanceerde technieken ondermaats was werd overgeschakeld op ordinale regressie Voorspellen tussen welke grenzen het DON gehalte/zi ligt Klassengrenzen gebaseerd op de Europese wetgeving: 0.20 mg/kg (limit voor graan voor kinder- en babyvoeding) 0.50 mg/kg (limit voor brood, gebak, graansnacks) 0.75 mg/kg (limit granen voor directe consumptie) De limit van 1.25 mg/kg voor onverwerkte granen werd tot nu toe niet gebruikt omdat slechts 0.1% van de observaties van 2002 tot 2011 in de databank deze limit overschrijdt.
Webtool Via BDB (www.bdb.be) en Landbouwcentrum Granen (www.lcg.be) Algemene informatie over aarfusarium Voorspellingsmodule Ligging perceel Koppeling aan weersomstandigheden Ras Voorvrucht Bodembewerking
Webtool Voor zaai: algemeen risico op aarfusarium op basis van ras, voorvrucht, bodembewerking => ras en perceelskeuze Tijdens groeiseizoen: verschillende voorspellingen: kans dat DON-gehalte ziekte-index in bepaalde klasse ligt bij Fusarium gunstig en Fusarium ongunstig weer => keuze en tijdstip fungicidenbehandeling Bij oogst: finale voorspelling => gerichte staalname, verwerking
DON<0.2 0.2<DON<0.5 0.5<DON<0.75 0.75<DON DON<0.2 0.2<DON<0.5 0.5<DON<0.75 0.75<DON DON<0.2 0.2<DON<0.5 0.5<DON<0.75 0.75<DON DON<0.2 0.2<DON<0.5 0.5<DON<0.75 0.75<DON Kans 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Kans 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Kans 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Kans 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 DON<0.2 0.2<DON<0.5 0.5<DON<0.75 0.75<DON DON<0.2 0.2<DON<0.5 0.5<DON<0.75 0.75<DON DON<0.2 0.2<DON<0.5 0.5<DON<0.75 0.75<DON DON<0.2 0.2<DON<0.5 0.5<DON<0.75 0.75<DON Kans 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Kans 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Kans 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Kans 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Evolutie van de voorspellingen voor DON voor groeiseizoen 2012 te Bottelare januari februari maart april mei juni juli Finale voorspelling weersomstandigheden negatief voor fusarium in combinatie met niet gevoelig ras of voorvrucht weersomstandigheden negatief voor fusarium in combinatie met gevoelig ras of voorvrucht weersomstandigheden positief voor fusarium in combinatie met niet gevoelig ras of voorvrucht weersomstandigheden positief voor fusarium in combinatie met gevoelig ras of voorvrucht
Voorspelling versus metingen voor Bottelare 2012
DON<0.2 0.2<DON<0.5 0.5<DON<0.75 0.75<DON DON<0.2 0.2<DON<0.5 0.5<DON<0.75 0.75<DON DON<0.2 0.2<DON<0.5 0.5<DON<0.75 0.75<DON DON<0.2 0.2<DON<0.5 0.5<DON<0.75 0.75<DON 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 DON<0.2 0.2<DON<0.5 0.5<DON<0.75 0.75<DON DON<0.2 0.2<DON<0.5 0.5<DON<0.75 0.75<DON DON<0.2 0.2<DON<0.5 0.5<DON<0.75 0.75<DON DON<0.2 0.2<DON<0.5 0.5<DON<0.75 0.75<DON 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Finale voorspelling voor de verschillende locaties Bottelare Koksijde Linter Poperinge Tongeren Verrebroek Zuienkerke Zwalm Indien niet gevoelig ras met niet risico voorvrucht gevoelig ras met risico voorvrucht
Werkten mee: Prof. dr. ir. Geert Haesaert (Hogeschool Gent/Universiteit Gent) Prof. dr. Bernard De Baets (Universiteit Gent) Dr. ir. Kris Audenaert (Hogeschool Gent) Dr. Willem Waegeman (Universiteit Gent) ir. Jan Vandepitte (Universiteit Gent) Patrick Van Damme (Bodemkundige Dienst van België) dr. ir. Annemie Elsen (Bodemkundige Dienst van België) ir. Lies Willaert (Inagro, LCG) ing. Daniël Wittouck (Inagro, LCG) Bart Pycke (Hogeschool Gent) Boris Bekaert (Hogeschool Gent) Melvin Berten (Inagro)