METARHIZIUM ANISOPLIAE: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ТАКСОНОМИЯ, МОРФОЛОГИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

Metarhizium anisopliae е митоспорна или анаморфна гъбичка с асексуална репродукция, широко използвана като ентомопатоген за биологичен контрол. Той има способността да паразитира и елиминира широк спектър от насекоми вредители на различни растения от селскостопанско значение.

Тази гъбичка има специални адаптивни характеристики, за да оцелее по сапрофитен начин върху органичната материя и като паразит върху насекомите. Повечето насекоми вредители от културни култури са податливи на атака от тази ентомопатогенна гъбичка.

Зелена мускарина, причинена от Metarhizium anisopliae. Източник: Chengshu Wang и Yuxian Xia, чрез Wikimedia Commons

Като сапрофитен жизнен организъм той е адаптиран към различни среди, където развива мицел, конидиофори и конидии. Тази способност улеснява неговото възпроизвеждане на лабораторно ниво чрез прости техники за размножаване, които да бъдат използвани като биоконтролер.

Всъщност тази ентомопатогенна гъбичка е естественият враг на голям брой видове насекоми в различни агроекосистеми. Домакините са изцяло покрити от зелен мицел, отнасящ се до болестта, наречена зелена мускарина.

Жизненият цикъл на ентомопатогена Metarhizium anisopliae се осъществява в две фази, клетъчна инфекциозна фаза и друга сапрофитна фаза. Инфекциозният в рамките на паразитираното насекомо и в сапрофита се възползва от хранителните вещества на трупа, за да се размножава.

За разлика от патогени като вируси и бактерии, които трябва да бъдат погълнати от патогена, за да действат, гъбата Метархизий действа при контакт. В този случай спорите могат да покълнат и да проникнат във вътрешността, заразявайки кутикуларната мембрана на гостоприемника.

характеристики

Metarhizium anisopliae е патогенна гъба с широк спектър, разположена в почвата и останки от паразитиращи насекоми. Поради потенциала си като екологична алтернатива, той е идеалният заместител на агрохимикалите, използвани в интегралното управление на вредителите от икономическо значение.

Инфекцията с M. anisopliae започва с прикрепването на конидиите на гъбата към кутикулата на насекомото гостоприемник. По-късно, чрез ензимната активност между двете структури и механичното действие, настъпва покълване и проникване.

Ензимите, които участват в разпознаването, адхезията и патогенезата на кутикулата гостоприемник, се намират в гъбичната клетъчна стена. Тези протеини включват фосфолипази, протеази, дисмутази и адхезини, които също действат в процесите на адхезия, осмоза и морфогенеза на гъбата.

По принцип тези гъбички действат бавно, когато условията на околната среда са неблагоприятни. Средните температури между 24 и 28 ºC и високата относителна влажност са идеални за ефективно развитие и ентомопатогенно действие.

Заболяването на зелената мускарина, причинено от M. anisopliae, се характеризира със зеленото оцветяване на спорите на колонизирания гостоприемник. След като насекомото нахлуе, мицелът покрива повърхността, където структурите плодоносят и споролират, покривайки повърхността на гостоприемника.

В тази връзка инфекцията продължава около седмица, за да може насекомото да спре да се храни и да умре. Сред различните вредители, които контролира, той е високоефективен върху насекоми от рода coleoptera, lepidoptera и homoptera, по-специално ларви.

Гъбата M. anisopliae като биоконтролер се предлага в състави на спори, смесени с инертни материали, за да се запази жизнеспособността му. Подходящият начин за приложението му е чрез фумигации, манипулация на околната среда и инокулация.

морфология

На лабораторно ниво колониите на M. anisopliae показват ефективно развитие в среда за PDA култура (Papa-декстроза-агар). Кръглата колония представя бял мицеларен растеж първоначално, като проявява цветови вариации, когато гъбата спортува.

Metarhizium anisopliae phialide. Източник: naro.affrc.go.jp

Когато започне процесът на размножаване на конидии, на мицеларната повърхност се забелязва маслинено-зеленикаво оцветяване. От долната страна на капсулата се наблюдава бледожълто обезцветяване с дифузни жълти пигменти в средата.

Конидиофорите растат от мицел в неправилна форма с два до три клона на всяка преграда. Тези конидиофори имат дължина от 4 до 14 микрона и диаметър от 1,5 до 2,5 микрона.

Фиалидите са структури, които се генерират в мицела и са мястото, където се отделят конидиите. При M. anisopliae те са тънки на върха, с дължина 6 до 15 микрона и диаметър от 2 до 5 микрона.

Що се отнася до конидиите, те представляват едноклетъчни структури, цилиндрични и пресечени, с дълги вериги, от хиалин до зеленикаво. Конидиите са дълги 4 до 10 микрона и диаметър от 2 до 4 микрона.

таксономия

Родът Metarhizium първоначално е описан от Sorokin (1883), заразяващ ларвите на Anisoplia austriaca, причинявайки заболяване, известно като зелена мускарина. Името Entomophthora anisopliae първоначално е предложено от Metschnikoff за гъбични изолати, по-късно се нарича Isaria destructor.

По-подробни изследвания на таксономията на рода, завършени с класифицирането му като Metarhizium sorokin. Понастоящем видът M. anisopliae, наречен от Metschnikoff, се счита за представителен организъм от рода Metarhizium.

Няколко изолати от гъбата Metarhizium са специфични, поради което те са определени като нови сортове. Понастоящем те обаче са класифицирани като Metarhizium anisopliae, видове Metarhizium majus и Metarhizium acridum.

По същия начин някои видове са преименувани, Metarhizium taii има сходни характеристики с Metarhizium guizhouense. Търговски щам на M. anisopliae, M. anisopliae (43), който е специфичен враг на колеоптераните, сега се нарича Metarhizium brunneum.

Видът Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin (1883), е част от рода Metarhizium, описан от Sorokin (1883). Таксономически принадлежи към семейство Clavicipitaceae, ред Hypocreales, клас Sordariomycetes, разделение Ascomycota, от царството на гъбите.

Кръговат на живота

Гъбичката Metarhizium anisopliae инициира патогенезата чрез адхезионния процес на конидии върху кутикуларната мембрана на гостоприемника. По-късно настъпват фазите на покълване, растеж на апрессория или вмъкване, колонизация и репродукционни структури.

Спорите или конидиите от почвата или замърсените остатъци от насекоми нахлуват в кутикулата на нови гостоприемници. С намесата на механични и химични процеси се развиват апрессориумът и зародишната тръба, която прониква във вътрешността на насекомото.

Обикновено при благоприятни условия покълването става в рамките на 12 часа след инокулацията. По същия начин образуването на апрессория и проникването в зародишната тръба или хаустория става между 12 до 18 часа.

Физическият механизъм, който позволява проникване, е налягането, упражнявано от апрессория, което разрушава кутикуларната мембрана. Химическият механизъм е действието на ензимите на протеаза, киназа и липаза, които разграждат мембраните на мястото на поставяне.

След като насекомото проникне, хифата се разклонява вътре, напълно нахлувайки плячката след 3-4 дни. Тогава се образуват репродуктивните структури, конидиофори и конидии, което завършва патогенезата на гостоприемника след 4-5 дни.

Смъртта на насекомото настъпва чрез замърсяване с токсини, произведени от ентомопатогенните гъби. Биоконтролерът синтезира токсините декструксин, протодекструксин и деметилдекструксин с високо ниво на токсичност за членестоноги и нематоди.

Инвазията на гостоприемника се обуславя от температурата и относителната влажност на околната среда. По същия начин, наличието на хранителни вещества върху кутикуларната мембрана на насекомото и способността за откриване на гостоприемници, податливи на колонизиране.

Зелена мускарина

Болестта на зелената мускарина, причинена от Metarhizium anisopliae, представя различни симптоми при заразени ларви, нимфи ​​или възрастни. Незрелите форми намаляват образуването на слуз, са склонни да се отдалечават от мястото на атака или парализират движението му.

Възрастните намаляват движението и зоната на полета, спират да се хранят, а женските не снасят яйца. Замърсените насекоми са склонни да умират на места, далеч от мястото на инфекция, което насърчава разпространението на болестта.

Болестният цикъл може да продължи между 8 и 10 дни в зависимост от условията на околната среда, главно влажността и температурата. След смъртта на гостоприемника той е напълно покрит от бял мицел и последователна зелена спорулация, характерна за зелената мускарина.

Биологичен контрол

Гъбичката Metarhizium anisopliae е един от най-широко изследваните и използвани ентомопатогени в биологичния контрол на вредителите. Ключовият фактор за успешното колонизиране на гостоприемник е проникването на гъбата и последващото му размножаване.

След като гъбата се установи в насекомото, настъпва разпространението на нишковидни хифи и образуването на микотоксини, които инактивират гостоприемника. Смъртта на гостоприемника настъпва и поради патологични промени и механично въздействие върху вътрешните органи и тъкани.

Биологичният контрол се осъществява чрез прилагане на продукти, формулирани въз основа на концентрации на спори или конидии на гъбата в търговските продукти. Conidia се смесват с инертни материали, като разтворители, глини, талк, емулгатори и други естествени добавки.

Тези материали не трябва да влияят на жизнеспособността на гъбата и трябва да бъдат безвредни за околната среда и културата. Освен това те трябва да представят оптимални физически условия, които улесняват смесването, прилагането на продукта и са с ниска цена.

Успехът на биологичния контрол чрез ентомопатогени зависи от ефективната формулировка на търговския продукт. Включително жизнеспособността на микроорганизма, използвания материал във формулировката, условията на съхранение и метода на приложение.

Режим на действие

Инокулумът от приложение на състави с гъбата M. anisopliae служи за заразяване на ларви, хифи или възрастни. Замърсените гостоприемници мигрират на други места в реколтата, където умират и разпространяват болестта поради спорообразуване на гъбата.

Действието на вятър, дъжд и роса улеснява разпространението на конидиите в други части на растението. Насекомите в своята активност на фураж са изложени на адхезия на спори.

Условията на околната среда благоприятстват развитието и разпространението на конидиите, като най-податливи са незрелите стадии на насекомото. От новите инфекции се създават вторични огнища, разпространяващи епизоотичната способност да контролират напълно чумата.

Биологичен контрол на банановия дълголетник

Дробецът (Cosmopolites sordidus Germar) е важен вредител от отглеждането на мусачеи (плантан и банан) главно в тропиците. Разпръскването му се причинява главно от управлението, което човек осъществява в процесите на сеитба и жътва.

Banana Black Weevil. Източник: mezfer.com.mx

Ларвата е причинителят на щетите, причинени вътре в коренището. Живникът в своята ларвна фаза е много активен и ненаситен, причинявайки перфорации, които засягат кореновата система на растението.

Галериите, образувани в коренището, улесняват заразяването с микроорганизми, които гният съдовите тъкани на растението. В допълнение към това растението отслабва и има склонност към преобръщане поради действието на силни ветрове.

Обичайният контрол се основава на използването на химически инсектициди, но отрицателното му въздействие върху околната среда доведе до търсенето на нови алтернативи. Понастоящем използването на ентомопатогенни гъби като Metarhizium anisopliae отчита добри резултати при полеви изпитвания.

Отлични резултати са получени в Бразилия и Еквадор (смъртност от 85-95%), използвайки M. anisopliae върху ориз като материал за инокулация. Стратегията е да поставите заразения ориз върху парчета стъбло около растението, насекомото е привлечено и се замърсява с патогена.

Биологичен контрол на ларвите

Пада армейски червей

Fall Armyworm (Spodoptera frugiperda) е един от най-вредните вредители по зърнените култури като сорго, царевица и фуражи. При царевицата той е силно вреден, когато атакува реколтата преди 30 da, с височина между 40 и 60 cm.

Пада армейски червей. Източник: Вижте страница за автора, чрез Wikimedia Commons

В тази връзка химическият контрол позволи на насекомото да постигне по-голяма устойчивост, елиминиране на естествените врагове и вреди на околната среда. Използването на M. anisopliae като алтернатива за биологичен контрол отчита добри резултати, тъй като S. frugiperda е чувствителен.

Най-добрите резултати са получени при използване на стерилизиран ориз като средство за диспергиране на инокулума в културата. Нанасяне на приложения на 10 дни и след това на 8 дни, регулиране на състава на 1 × 10 ¹² конидии на хектар.

Ларви от бял червей

Ларвите на бръмбарите се намират, като се хранят с органична материя и корени от икономически важни култури. Видът Hylamorpha elegans (Burmeister), наречен зелено пиле, в неговия ларвен стадий е вредител на пшеницата (Triticum aestivum L.).

Ларва бял червей. Източник: invasive.org

Пораженията, причинени от ларвите, настъпват на нивото на кореновата система, което води до отслабване, извяхване и загуба на листата на растенията. Жизненият цикъл на бръмбара продължава една година, а във времето на най-голяма честота се наблюдават напълно унищожени площи за култивиране.

Химическият контрол е неефективен поради миграцията на ларвите в третираните почви. Свързани с повишена устойчивост, увеличени производствени разходи и замърсяване на околната среда.

Използването на Metarhizium anisopliae като антагонист и биоконтролерен агент постига до 50% смъртност при ларвите. Въпреки че резултатите са получени на лабораторно ниво, се очаква полевите анализи да дадат сходни резултати.

Препратки

1. Acuña Jiménez, M., García Gutiérrez, C., Rosas García, NM, López Meyer, M., & Saínz Hernández, JC (2015). Състав на Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Сорокин с биоразградими полимери и тяхната вирулентност срещу Heliothis virescens (Fabricius). Международно списание за замърсяване на околната среда, 31 (3), 219-226.
2. Arguedas, M., Álvarez, V., & Bonilla, R. (2008). Ефикасност на ентомопатогенната гъба "Metharrizium anisopliae" при контрола на "Boophilus microplus" (Acari: ixodidae). Костариканска агрономия: списание за селскостопански науки, 32 (2), 137-147.
3. Карбало, М. (2001). Опции за управление на банановия дълголетник. Интегрирано управление на вредителите (Коста Рика) Nº, 59.
4. Кастило Зено Салвадор (2005) Използване на Metarhizium anisopliae за биологичен контрол на шпигула (Aeneolamia spp. И Prosapia spp.) В Брахиария декументира тревни площи в Ел Петен, Гватемала (магистърска теза), извлечено от: catie.ac.cr
5. Greenfield, BP, Lord, AM, Dudley, E., & Butt, TM (2014). Конидиите на патогенната гъба на насекомите, Metarhizium anisopliae, не се придържат към кожичките на ларвите на комарите. Отворена наука на Кралското общество, 1 (2), 140193.
6. González-Castillo, M., Aguilar, CN, & Rodríguez-Herrera, R. (2012). Борбата с насекоми-вредители в селското стопанство, използвайки ентомопатогенни гъби: предизвикателства и перспективи. Научна репортаж от Автономния университет в Коауила, 4 (8).
7. Lezama, R., Molina, J., López, M., Pescador, A., Galindo, E., Ángel, CA, & Michel, AC (2005). Ефект на ентомопатогенната гъба Metarhizium anisopliae върху контрола на падащия армейски червей на полето. Напредък в селскостопанските изследвания, 9 (1).
8. Rodríguez, M., France, A., & Gerding, M. (2004). Оценка на два щама на гъбата Metarhizium Anisopliae var. Anisopliae (Metsh.) За контрол на ларвите на бял червей Hylamorpha elegans Burm. (Coleoptera: Scarabaeidae). Техническо земеделие, 64 (1), 17-24.