METARHIZIUM ANISOPLIAE: CHARAKTERISTIKOS, TAKSONOMIJA, MORFOLOGIJA - BIOLOGIJA - 2025

Metarhizium anisopliae yra mitosporinis arba anamorfinis nelytinio dauginimosi grybelis, plačiai naudojamas kaip entomopatogenas biologinei kontrolei. Jis turi savybę parazituoti ir pašalinti įvairius žemės ūkio svarbos augalų vabzdžius.

Šis grybelis pasižymi ypatingomis adaptacinėmis savybėmis, kad galėtų išgyventi organinių medžiagų saprofitiniu būdu ir kaip vabzdžių parazitas. Daugelis komercinių augalų kenkėjų yra jautrūs šio entomopatogeninio grybelio užpuolimui.

Žalioji muskarina, kurią sukelia Metarhizium anisopliae. Šaltinis: Chengshu Wang ir Yuxian Xia, per „Wikimedia Commons“

Kaip saprofitinis gyvybės organizmas, jis yra pritaikytas įvairioms aplinkoms, kuriose vystosi grybiena, konidioporai ir konidijos. Šis gebėjimas palengvina jo dauginimąsi laboratorijos lygmeniu, naudojant paprastus dauginimo metodus, kurie bus naudojami kaip biokontrolierius.

Iš tikrųjų šis entomopatogeninis grybelis yra natūralus daugelio vabzdžių rūšių priešas įvairiose agroekosistemose. Šeimininkai yra visiškai uždengti žaliu grybiena, nurodančia ligą, vadinamą žaliąja muscardina.

Entomopatogeno Metarhizium anisopliae gyvenimo ciklas vykdomas dviem fazėmis: ląstelių infekcine faze ir kita saprofitine faze. Užkrečiamasis parazituoto vabzdžio ir saprofito organizme naudojasi lavono maistinėmis medžiagomis, kurios dauginasi.

Skirtingai nuo patogenų, tokių kaip virusai ir bakterijos, kuriuos patogenas turi praryti, grybelis „Metarhizium“ veikia liečiantis. Tokiu atveju sporos gali sudygti ir patekti į vidų, užkrėsdamos šeimininko kutikulinę membraną.

charakteristikos

Metarhizium anisopliae yra plataus spektro patogeninis grybelis, esantis dirvožemyje ir parazituotų vabzdžių liekanos. Dėl savo, kaip ekologinės alternatyvos, potencialo jis yra idealus pakaitalas agrocheminėms medžiagoms, naudojamoms siekiant integruoti ekonomiškai svarbius kenkėjus.

M. anisopliae infekcija prasideda nuo grybelio konidijų pritvirtinimo prie vabzdžio-šeimininko kutikulės. Vėliau, vykstant fermentiniam aktyvumui tarp abiejų struktūrų ir mechaniškai, atsiranda daigumas ir įsiskverbimas.

Grybelinės ląstelės sienelėje yra fermentų, kurie dalyvauja atpažįstant, sukišant ir patogenezuojant kutikulę. Šie baltymai apima fosfolipazes, proteazes, dismutazes ir adhezinus, kurie taip pat veikia grybelio adhezijos, osmoso ir morfogenezės procesus.

Paprastai šie grybai veikia lėtai, kai nepalankios aplinkos sąlygos. Vidutinė temperatūra nuo 24 iki 28 ºC ir aukšta santykinė oro drėgmė yra ideali priemonė veiksmingam vystymuisi ir entomopatogeniniam veikimui.

Žaliajai muscardina ligai, kurią sukelia M. anisopliae, būdingas žalias sporų spalva ant kolonizuoto šeimininko. Įsiveržus vabzdžiams, grybiena dengia paviršių, kur struktūros sufleruoja ir sporuojasi, dengdamos šeimininko paviršių.

Atsižvelgiant į tai, infekcija trunka maždaug savaitę, kad vabzdys nustotų maitintis ir mirti. Tarp įvairių kenkėjų, kuriuos jis kontroliuoja, jis yra labai efektyvus koleopterų, lepidoptera ir homoptera rūšies vabzdžiams, ypač lervoms.

Grybelis M. anisopliae kaip biokontrolierius parduodamas sporų mišiniuose, sumaišytuose su inertinėmis medžiagomis, kad būtų išsaugotas jo gyvybingumas. Tinkamas būdas jį naudoti yra per fumigacijas, manipuliavimą aplinka ir inokuliaciją.

Morfologija

Laboratoriniu lygmeniu M. anisopliae kolonijos efektyviai vystosi PDA kultūros terpėse (Papa-dextrorse-agaras). Apskritimo kolonijoje iš pradžių atsiranda baltųjų micelių augimas, pasireiškiantis spalvų skirtumais, kai grybelis sporuliuoja.

Metarhizium anisopliae fialidas. Šaltinis: naro.affrc.go.jp

Prasidėjus konidijų dauginimo procesui, micelių paviršiuje pastebimas alyvuogių žalsvos spalvos dažymas. Kapsulės apačioje pastebimas šviesiai geltonos spalvos atspalvis, esant difuziniams geltoniems pigmentams viduryje.

Conidiophores iš grybienos auga netaisyklingos formos, su kiekviena pertvara nuo dviejų iki trijų šakų. Šių konidioforų ilgis yra nuo 4 iki 14 mikronų, o skersmuo - nuo 1,5 iki 2,5 mikronų.

Fialidai yra struktūros, kurios susidaro grybiena ir yra konidijų atsiskyrimo vieta. M. anisopliae viršuje jie yra ploni, nuo 6 iki 15 mikronų ilgio ir nuo 2 iki 5 mikronų skersmens.

Kalbant apie konidijas, jos yra vienaląsčios struktūros, cilindrinės ir apipjaustytos, su ilgomis grandinėmis, hialino iki žalsvos spalvos. Konidijos yra nuo 4 iki 10 mikronų ilgio ir nuo 2 iki 4 mikronų skersmens.

Taksonomija

Metarhizium gentį iš pradžių aprašė Sorokinas (1883), užkrėtęs Anisoplia austriaca lervas, sukeldamas ligą, vadinamą žalia muscardina. Pavadinimą Entomophthora anisopliae iš pradžių pasiūlė „Metschnikoff“ grybeliniams izoliatams, vėliau jis buvo vadinamas Isaria naikintoju.

Detalesni genties taksonomijos tyrimai buvo baigti klasifikuojant ją kaip Metarhizium sorokiną. Šiuo metu M. anisopliae rūšis, pavadinta Metschnikoff, laikoma tipiniu Metarhizium genties organizmu.

Keli Metarhizium grybelio izoliatai yra specifiniai, todėl jie buvo paskiriami kaip naujos veislės. Tačiau šiuo metu jie yra klasifikuojami kaip Metarhizium anisopliae, Metarhizium majus ir Metarhizium acridum rūšys.

Taip pat kai kurios rūšys buvo pervadintos, Metarhizium taii turi panašias savybes kaip Metarhizium guizhouense. Komercinis M. anisopliae, M. anisopliae (43) štamas, kuris yra specifinis koleopteranų priešas, dabar vadinamas Metarhizium brunneum.

Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin (1883) rūšis yra dalis Metarhizium genties, aprašytos Sorokin (1883). Taksonominiu požiūriu ji priklauso Clavicipitaceae šeimai, Hypocreales kategorijai, Sordariomycetes klasei, Ascomycota skyriui, Grybų karalystei.

Gyvenimo ciklas

Metarhizium anisopliae grybelis pradeda patogenezę per konidijų adhezijos procesą ant šeimininko kutikulinės membranos. Vėliau atsiranda daigumo, appressorijos augimo ar įterpimo, kolonizacijos ir dauginimosi struktūros.

Sporos ar konidijos iš dirvožemio ar užteršti vabzdžių likučiai įsiveržia į naujų šeimininkų kutikulę. Įsikišus mechaniniams ir cheminiams procesams, išsivysto progesoriumas ir gemalo vamzdelis, įsiskverbiantis į vabzdžio vidų.

Paprastai palankiomis sąlygomis daigumas įvyksta per 12 valandų po pasėjimo. Taip pat 12–18 valandų susidaro appressorija ir prasiskverbia gemalo vamzdelis arba haustorija.

Fizinis mechanizmas, leidžiantis prasiskverbti, yra appressorijos daromas slėgis, kuris sulaužo kutikulinę membraną. Cheminis mechanizmas yra proteazės, kinazės ir lipazės fermentų, kurie skaido membranas įterpimo vietoje, veikimas.

Kai vabzdys prasiskverbė, hyfae išsišakoja į vidų, po 3-4 dienų visiškai įsiverždamas į grobį. Tuomet susidaro reprodukcinės struktūros, konidioforai ir konidijos, kurios užbaigia šeimininko patogenezę po 4-5 dienų.

Vabzdžio mirtis įvyksta užteršus toksinais, kuriuos gamina entomopatogeninis grybelis. Biokontrolierius sintezuoja toksinus dekstruksiną, protodekstruksiną ir demetilodekstruksiną, turinčius didelį toksiškumą nariuotakojams ir nematodams.

Šeimininko invazija priklauso nuo aplinkos temperatūros ir santykinės drėgmės. Panašiai yra vabzdžių, esančių vabzdžių kutikulinėje membranoje, galimybė ir galimybė aptikti šeimininkus, linkusius į kolonizaciją.

Žalia muscardina

Žalioji muskarininė liga, kurią sukelia Metarhizium anisopliae, sukelia įvairius simptomus užkrėstose lervose, nimfose ar suaugusiesiems. Nesubrendusios formos sumažina gleivių susidarymą, yra linkusios pasitraukti iš užpuolimo vietos arba paralyžiuoja jų judėjimą.

Suaugusiesiems sumažėja judėjimo ir skrydžio plotas, nustojama maitintis, o patelės nededa kiaušinių. Užteršti vabzdžiai linkę mirti toli nuo infekcijos vietos, o tai skatina ligos plitimą.

Ligos ciklas gali trukti nuo 8 iki 10 dienų, priklausomai nuo aplinkos sąlygų, daugiausia drėgmės ir temperatūros. Mirus šeimininkui, jį visiškai uždengia balta grybiena ir iš eilės žaliuojanti sporuliacija, būdinga žaliajai muskardinai.

Biologinė kontrolė

Metarhizium anisopliae grybelis yra vienas iš plačiausiai tirtų ir naudojamų entomopatogenų biologinėje kenkėjų kontrolėje. Pagrindinis sėkmingo šeimininko kolonizacijos veiksnys yra grybelio įsiskverbimas ir paskesnis dauginimasis.

Kai grybelis įsitvirtina vabzdyje, daugėja gijinių hifų ir susidaro mikotoksinai, kurie inaktyvuoja šeimininką. Šeimininko mirtis taip pat įvyksta dėl patologinių pokyčių ir mechaninio poveikio vidaus organams ir audiniams.

Biologinė kontrolė atliekama naudojant produktus, kurių sudėtyje yra grybelio sporų ar konidijų koncentracijos komerciniuose produktuose. Konidijos sumaišomos su inertinėmis medžiagomis, tokiomis kaip tirpikliai, molis, talkas, emulsikliai ir kiti natūralūs priedai.

Šios medžiagos neturi paveikti grybelio gyvybingumo, jos turi būti nekenksmingos aplinkai ir pasėliams. Be to, jie turi sudaryti optimalias fizines sąlygas, kurios palengvintų produkto sumaišymą, naudojimą ir būtų pigios.

Entomopatogenų biologinės kontrolės sėkmė priklauso nuo veiksmingos komercinio produkto sudėties. Įskaitant mikroorganizmo gyvybingumą, kompozicijoje naudojamą medžiagą, laikymo sąlygas ir taikymo būdą.

Veiksmo režimas

Skiepijimas, gautas naudojant kompozicijas su M. anisopliae grybeliu, yra skirtas užkrėsti lervas, hyfae ar suaugusius žmones. Užteršti šeimininkai migruoja į kitas pasėlių vietas, kur miršta, ir platina ligą dėl grybelio sporizacijos.

Vėjo, lietaus ir rasos poveikis palengvina konidijų pasklidimą kitose augalo dalyse. Vabzdžiai, veikiantys maitinant, yra veikiami sporų adhezijos.

Aplinkos sąlygos skatina konidijų vystymąsi ir išsisklaidymą, nes jautriausi yra vabzdžių nesubrendę tarpsniai. Nuo naujų infekcijų susidaro antriniai židiniai, dauginantys epizootijas, galinčias visiškai kontroliuoti marą.

Biologinė banano košės kontrolė

Juodoji dilgėlinė (Cosmopolites sordidus Germar) yra svarbus kenkėjas, auginant musaceae (plantavus ir bananus) daugiausia tropikuose. Jos sklaidą daugiausia lemia valdymas, kurį žmogus vykdo sėjos ir derliaus nuėmimo metu.

Bananų juodasis weevil. Šaltinis: mezfer.com.mx

Lerva yra priežastinis veiksnys, darantis žalą šakniastiebio viduje. Liaubas jos lervos stadijoje yra labai aktyvus ir įvairus, sukeldamas perforacijas, turinčias įtakos augalo šaknies sistemai.

Šakniastiebyje suformuotos galerijos palengvina užteršimą mikroorganizmais, kurie puvina augalo kraujagysles. Be viso to, augalas silpnėja ir linkęs apvirsti dėl stipraus vėjo.

Įprasta kontrolė grindžiama cheminių insekticidų naudojimu, tačiau dėl neigiamo jo poveikio aplinkai buvo ieškoma naujų alternatyvų. Šiuo metu entomopatogeninių grybų, tokių kaip Metarhizium anisopliae, tyrimai lauko tyrimais rodo gerus rezultatus.

Puikūs rezultatai buvo gauti Brazilijoje ir Ekvadore (mirtingumas 85–95%), naudojant M. anisopliae ryžiams kaip sėjimo medžiagą. Strategija yra uždėti užkrėstus ryžius ant stiebo gabalėlių aplink augalą, vabzdys pritraukia ir tampa užkrėsti patogenu.

Biologinė lervų kontrolė

Rudenį armijos sliekas

Griuvėsių šermukšnis (Spodoptera frugiperda) yra vienas iš žalingiausių javų kenkėjų, tokių kaip sorgas, kukurūzai ir pašarai. Kukurūzuose jis labai kenkia, kai užpuola pasėlį prieš 30 da, kai aukštis yra nuo 40 iki 60 cm.

Rudenį armijos sliekas. Šaltinis: žiūrėkite autoriaus puslapį per „Wikimedia Commons“

Atsižvelgiant į tai, cheminė kontrolė leido vabzdžiams pasiekti didesnį atsparumą, pašalinti natūralius priešus ir padaryti žalą aplinkai. Naudojant M. anisopliae kaip alternatyvą biologinei kontrolei, gauta gerų rezultatų, nes S. frugiperda yra jautri.

Geriausi rezultatai buvo gauti naudojant sterilizuotus ryžius kaip pasėlio pasiskirstymo kultūroje priemonę. Paraiškos pateikiamos po 10 dienų, po to - po 8 dienų, pritaikant kompoziciją 1 x 10 ¹² konidijų viename hektare.

Baltųjų kirminų lervos

Vabalų lervos randamos maitinantis organinėmis medžiagomis ir ekonomiškai svarbių augalų šaknimis. Hylamorpha elegans (Burmeister) rūšis, vadinama žaliąja pololo, jos lervos stadijoje yra kviečių kenkėjas (Triticum aestivum L.).

Baltojo kirmino lerva. Šaltinis: invasive.org

Lervų padaryta žala pasireiškia šaknų sistemos lygyje, todėl augalai susilpnėja, subrandina ir netenka savo lapų. Vabalo gyvenimo ciklas trunka vienerius metus, o didžiausio paplitimo metu stebimi visiškai sunaikinti auginimo plotai.

Cheminė kontrolė buvo neveiksminga dėl lervų migracijos apdorotame dirvožemyje. Susijęs su padidėjusiu atsparumu, padidėjusiomis gamybos sąnaudomis ir aplinkos užterštumu.

Naudojant Metarhizium anisopliae kaip antagonistą ir biologinį reguliatorių, lervų populiacija mirė iki 50%. Nors rezultatai buvo gauti laboratorijos lygiu, tikimasi, kad lauko analizės rezultatas bus panašus.

Nuorodos

1. Acuña Jiménez, M., García Gutiérrez, C., Rosas García, NM, López Meyer, M., ir Saínz Hernández, JC (2015). Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) sorokino su biologiškai skaidomiais polimerais formulavimas ir jų virulentiškumas prieš Heliothis virescens (Fabricius). Tarptautinis aplinkos taršos žurnalas, 31 (3), 219–226.
2. Arguedas, M., Álvarez, V., ir Bonilla, R. (2008). Entomopatogeninio grybelio "Metharrizium anisopliae" efektyvumas kontroliuojant "Boophilus microplus" (Acari: ixodidae). Kosta Rikos agronomija: Žemės ūkio mokslų žurnalas, 32 (2), 137–147.
3. Carballo, M. (2001). Banano košės valdymo variantai. Integruotasis kenkėjų valdymas (Kosta Rika) Nr. 59.
4. Castillo Zeno Salvador (2005 m.) Metarhizium anisopliae panaudojimas biologinei spuogų (Aeneolamia spp. Ir Prosapia spp.) Kontrolei Brachiaria decumbens pievose El Petén mieste, Gvatemaloje (magistro darbas) Gauta iš: catie.ac.cr
5. Greenfield, BP, Lord, AM, Dudley, E., & Butt, TM (2014). Vabzdžių patogeninio grybelio, metarhizium anisopliae, konidijos nesugeba prisitvirtinti prie uodų lervos odelės. Karališkosios draugijos atvirasis mokslas, 1 (2), 140193.
6. González-Castillo, M., Aguilar, CN, ir Rodríguez-Herrera, R. (2012). Vabzdžių ir kenkėjų kontrolė žemės ūkyje naudojant entomopatogeninius grybus: iššūkiai ir perspektyvos. Koahuila autonominio universiteto mokslinis red., 4 (8).
7. Lezama, R., Molina, J., López, M., Pescador, A., Galindo, E., Ángel, CA, & Michel, AC (2005). Entomopatogeninio grybelio Metarhizium anisopliae poveikis kontroliuojant kritusių armijos sliekų kukurūzus lauke. Žemės ūkio tyrimų pažanga, 9 (1).
8. Rodríguez, M., Prancūzija, A., ir Gerding, M. (2004). Dviejų grybelio padermių Metarhizium Anisopliae var. Anisopliae (Metsh.), Skirta kontroliuoti baltųjų kirminų lervas Hylamorpha elegans Burm. (Coleoptera: Scarabaeidae). Techninis žemės ūkis, 64 (1), 17–24.