METARHIZIUM ANISOPLIAE: CHARAKTERISTIKA, TAXONÓMIA, MORFOLÓGIA - BIOLÓGIE - 2025

Metarhizium anisopliae je mitosporická alebo anamorfná huba asexuálnej reprodukcie, ktorá sa široko používa ako entomopatogén na biologickú kontrolu. Má schopnosť parazitovať a eliminovať širokú škálu hmyzích škodcov rôznych rastlín poľnohospodárskeho významu.

Táto huba má špeciálne prispôsobivé vlastnosti, aby prežila saprofyticky na organických látkach a ako parazit na hmyze. Väčšina komerčných hmyzích škodcov je napadnutá touto entomopatogénnou hubou.

Zelená muscardina spôsobená Metarhizium anisopliae. Zdroj: Chengshu Wang a Yuxian Xia, prostredníctvom Wikimedia Commons

Ako saprofytický životný organizmus je prispôsobený rôznym prostrediam, v ktorých sa vyvíja mycélium, konidiofory a konídie. Táto schopnosť uľahčuje jej rozmnožovanie na laboratórnej úrovni pomocou jednoduchých techník rozmnožovania, ktoré sa používajú ako biokontrolér.

Táto entomopatogénna huba je skutočne prirodzeným nepriateľom veľkého počtu druhov hmyzu v rôznych agroekosystémoch. Hostitelia sú úplne pokrytí zeleným mycéliom, čo sa týka choroby nazývanej zelená muskarína.

Životný cyklus entomopatogénu Metarhizium anisopliae sa uskutočňuje v dvoch fázach: bunková infekčná fáza a ďalšia saprofytická fáza. Infekčný hmyz v parazitovanom hmyze a v saprofyte využíva množenie živín v tele.

Na rozdiel od patogénov, ako sú vírusy a baktérie, ktoré je potrebné patogénmi prehltnúť, pôsobí huba Metarhizium na kontakt. V tomto prípade spóry môžu klíčiť a preniknúť dovnútra a infikovať kožnú membránu hostiteľa.

vlastnosti

Metarhizium anisopliae je širokospektrálna patogénna huba, ktorá sa nachádza v pôde a zvyšky parazitovaného hmyzu. Vďaka svojmu potenciálu ekologickej alternatívy je ideálnou náhradou za agrochemikálie používané pri integrálnom hospodárení so škodcami ekonomického významu.

Infekcia M. anisopliae sa začína prichytením konídií huby k kožičke hostiteľského hmyzu. Neskôr, prostredníctvom enzymatickej aktivity medzi štruktúrami a mechanickým pôsobením, dochádza k klíčeniu a prenikaniu.

Enzýmy, ktoré sa podieľajú na rozpoznávaní, adhézii a patogenéze hostiteľskej kutikuly, sa nachádzajú v bunkovej stene huby. Medzi tieto proteíny patria fosfolipázy, proteázy, deututázy a adhezíny, ktoré tiež pôsobia v procesoch adhézie, osmózy a morfogenézy huby.

Vo všeobecnosti tieto huby pôsobia pomaly, keď sú nepriaznivé podmienky prostredia. Priemerná teplota medzi 24 a 28 ° C a vysoká relatívna vlhkosť sú ideálne pre efektívny vývoj a entomopatogénne pôsobenie.

Choroba zelenej muskaríny spôsobená M. anisopliae sa vyznačuje zeleným sfarbením spór na kolonizovanom hostiteľovi. Akonáhle je hmyz napadnutý, mycélium zakrýva povrch, kde štruktúry fruktujú a sporulujú, zakrývajú povrch hostiteľa.

V tomto ohľade infekcia trvá asi týždeň, kým hmyz prestane kŕmiť a zomrie. Spomedzi rôznych škodcov, ktorých kontroluje, je vysoko účinný na hmyz radu coleoptera, lepidoptera a homoptera, najmä na larvy.

Huba M. anisopliae ako biokontrolér sa predáva vo formuláciách spór zmiešaných s inertnými materiálmi, aby sa zachovala jej životaschopnosť. Vhodným spôsobom jeho aplikácie je fumigácia, manipulácia s prostredím a očkovanie.

morfológia

Na laboratórnej úrovni kolónie M. anisopliae vykazujú efektívny vývoj v kultivačnom médiu PDA (Papa-dextrorse-agar). Kruhová kolónia na začiatku vykazuje biely micelárny rast, ktorý vykazuje farebné variácie, keď huba sporuluje.

Fialid metizhizium anisopliae. Zdroj: naro.affrc.go.jp

Na začiatku procesu množenia konídií sa na micelárnom povrchu pozoruje olivovo zelenkavé sfarbenie. Na spodnej strane kapsuly sa pozoruje bledožlté sfarbenie s rozptýlenými žltými pigmentmi v strede.

Konidiofory vyrastajú z mycélia nepravidelného tvaru s dvoma až tromi vetvami na každom septe. Tieto konidiofory majú dĺžku 4 až 14 mikrónov a priemer 1,5 až 2,5 mikrónov.

Fialidy sú štruktúry, ktoré sa vytvárajú v mycéliu, čo je miesto, kde sa konídie oddeľujú. V M. anisopliae sú tenké na vrchole, dlhé 6 až 15 mikrónov a priemer 2 až 5 mikrónov.

Pokiaľ ide o konídie, jedná sa o jednobunkové štruktúry, valcové a zrezané, s dlhými reťazami, hyalínové na nazelenalé. Konídie majú dĺžku 4 až 10 mikrónov a priemer 2 až 4 mikróny.

taxonómie

Rod Metarhizium bol pôvodne opísaný Sorokinom (1883), ktorý infikuje larvy Anisoplia austriaca a spôsobuje ochorenie známe ako zelená muskarína. Názov Entomophthora anisopliae bol pôvodne navrhnutý spoločnosťou Metschnikoff pre plesňové izoláty, neskôr sa nazývala Isaria destructor.

Podrobnejšie štúdie o taxonómii rodu, uzavreté klasifikáciou ako Metarhizium sorokin. V súčasnosti sa druh M. anisopliae pomenovaný Metschnikoffom považuje za reprezentatívny organizmus rodu Metarhizium.

Špecifických je niekoľko izolátov huby Metarhizium, a preto boli označené ako nové odrody. V súčasnosti sa však klasifikujú ako druhy Metarhizium anisopliae, Metarhizium majus a Metarhizium acridum.

Podobne boli niektoré druhy premenované, Metarhizium taii má podobné vlastnosti ako Metarhizium guizhouense. Komerčný kmeň M. anisopliae, M. anisopliae (43), ktorý je špecifickým nepriateľom coleopteranov, sa teraz nazýva Metarhizium brunneum.

Druh Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin (1883) je súčasťou rodu Metarhizium opísaného Sorokinom (1883). Taxonomicky patrí do rodiny Clavicipitaceae, radu Hypocreales, triedy Sordariomycetes, divízie Ascomycota, z kráľovstva Fungi.

Životný cyklus

Huba Metarhizium anisopliae iniciuje patogenézu adhéznym procesom konídií na kožnej membráne hostiteľa. Neskôr sa objavia fázy klíčenia, rastu appressoria alebo štruktúry inzercie, kolonizácie a reprodukcie.

Spóry alebo konídie z pôdy alebo kontaminovaných zvyškov hmyzu napádajú kožu nových hostiteľov. Zásahom mechanických a chemických procesov sa vyvinie appresorium a zárodočná skúmavka, ktorá preniká dovnútra hmyzu.

Všeobecne sa za priaznivých podmienok klíčenie objaví do 12 hodín po naočkovaní. Podobne k tvorbe appresie a prenikaniu zárodočnej trubice alebo haustorie dochádza medzi 12 až 18 hodinami.

Fyzickým mechanizmom, ktorý umožňuje prienik, je tlak vyvíjaný appressóriou, ktorá rozbíja kožnú membránu. Chemický mechanizmus je pôsobenie enzýmov proteázy, kinázy a lipázy, ktoré štiepia membrány v mieste inzercie.

Akonáhle hmyz prenikne, vetva hyfy vo vnútri sa úplne invazuje korisť po 3 až 4 dňoch. Potom sa vytvoria reprodukčné štruktúry, konidiofory a konídie, ktoré dokončia patogenézu hostiteľa po 4-5 dňoch.

Úmrtie hmyzu nastáva kontamináciou toxínov produkovaných entomopatogénnou hubou. Biokontrolér syntetizuje toxíny dextruxín, protodextruxín a demetyldextruxín s vysokou úrovňou toxicity pre článkonožce a nematódy.

Invázia hostiteľa je podmienená teplotou a relatívnou vlhkosťou prostredia. Podobne dostupnosť živín na kožnej membráne hmyzu a schopnosť detegovať hostiteľov náchylných na kolonizáciu.

Zelená muscardina

Ochorenie zelenej muskaríny vyvolané Metarhizium anisopliae predstavuje rôzne infekcie na infikovaných larvách, nymfách alebo dospelých. Nezrelé formy znižujú tvorbu slizu, majú tendenciu sa vzdialiť od miesta útoku alebo paralyzovať jeho pohyb.

Dospelí znižujú svoju pohybovú a letovú plochu, prestávajú kŕmiť a samice vajíčka nekladajú. Kontaminovaný hmyz má tendenciu umierať na miestach ďaleko od miesta infekcie, čo podporuje šírenie choroby.

Cyklus choroby môže trvať 8 až 10 dní v závislosti od podmienok prostredia, najmä od vlhkosti a teploty. Po smrti hostiteľa je úplne zakrytá bielym mycéliam a následnou zelenou sporuláciou, ktorá je charakteristická pre zelenú muskarínu.

Biologická kontrola

Huba Metarhizium anisopliae je jedným z najčastejšie študovaných a používaných entomopatogénov pri biologickej kontrole škodcov. Kľúčovým faktorom úspešnej kolonizácie hostiteľa je penetrácia huby a následné množenie.

Akonáhle je huba usadená v hmyze, dochádza k proliferácii vláknitých hýf a k tvorbe mykotoxínov, ktoré deaktivujú hostiteľa. K smrti hostiteľa dochádza aj patologickými zmenami a mechanickými účinkami na vnútorné orgány a tkanivá.

Biologická kontrola sa vykonáva použitím produktov pripravených na základe koncentrácie spór alebo konídií huby v komerčných výrobkoch. Konídie sa zmiešajú s inertnými materiálmi, ako sú rozpúšťadlá, íly, mastenec, emulgátory a ďalšie prírodné prísady.

Tieto materiály nesmú ovplyvňovať životaschopnosť huby a musia byť neškodné pre životné prostredie a plodiny. Okrem toho musia predstavovať optimálne fyzikálne podmienky, ktoré uľahčujú miešanie, aplikáciu produktu a sú nízke náklady.

Úspech biologickej kontroly entomopatogénmi závisí od účinného zloženia komerčného produktu. Vrátane životaschopnosti mikroorganizmu, materiálu použitého vo formulácii, podmienok skladovania a spôsobu aplikácie.

Akčný režim

Inokulum z aplikácií prípravkov s huby M. anisopliae slúži na kontamináciu lariev, hýf alebo dospelých. Kontaminovaní hostitelia migrujú na iné miesta v plodine, kde umierajú, a šírením choroby spôsobujú sporuláciu huby.

Pôsobenie vetra, dažďa a rosy uľahčuje rozptýlenie konídií do iných častí rastliny. Hmyz je pri svojej činnosti potravy vystavený adhézii spór.

Podmienky prostredia podporujú vývoj a rozširovanie konídií, pričom najcitlivejšie sú nezrelé štádiá hmyzu. Z nových infekcií sa vytvárajú sekundárne ložiská, ktoré množia epizootiu schopnú úplne zvládnuť mor.

Biologická kontrola banánovníka obyčajného

Čierny nosorožec (Cosmopolites sordidus Germar) je dôležitým škodcom pri pestovaní musaceae (plantejna a banány) najmä v trópoch. Jeho rozptyl je spôsobený hlavne riadením, ktoré človek vykonáva v sejacích a ťažobných procesoch.

Banana Black Weevil. Zdroj: mezfer.com.mx

Larva je príčinou škôd spôsobených vo vnútri podzemku. Plošina v jej larválnom štádiu je veľmi aktívna a nenásytná, čo spôsobuje perforácie, ktoré ovplyvňujú koreňový systém rastliny.

Galérie tvorené v podzemku uľahčujú kontamináciu mikroorganizmami, ktoré hnijú cievne tkanivá rastliny. Okrem toho rastlina oslabuje a má tendenciu sa prevrátiť v dôsledku pôsobenia silného vetra.

Obvyklá kontrola je založená na použití chemických insekticídov, avšak ich negatívny vplyv na životné prostredie viedol k hľadaniu nových alternatív. V súčasnosti sa v poľných pokusoch zaznamenali dobré výsledky pri použití entomopatogénnych húb, ako je Metarhizium anisopliae.

Vynikajúce výsledky sa dosiahli v Brazílii a Ekvádore (úmrtnosť 85 - 95%) s použitím M. anisopliae na ryži ako očkovacieho materiálu. Stratégiou je umiestniť infikovanú ryžu na kúsky kmeňa okolo rastliny, hmyz je priťahovaný a kontaminovaný patogénom.

Biologická kontrola lariev

Fall Armyworm

Pád Armyworm (Spodoptera frugiperda) je jedným z najškodlivejších škodcov obilnín, ako je cirok, kukurica a krmoviny. Kukurica je veľmi škodlivá, keď napadne úrodu pred 30 da, s výškami medzi 40 a 60 cm.

Fall Armyworm. Zdroj: Pozri stránku autora, prostredníctvom Wikimedia Commons

Chemická kontrola v tomto ohľade umožnila hmyzu dosiahnuť väčšiu odolnosť, elimináciu prirodzených nepriateľov a poškodenie životného prostredia. Použitie M. anisopliae ako alternatívy biologickej kontroly vykazuje dobré výsledky, pretože S. frugiperda je vnímavá.

Najlepšie výsledky sa dosiahli pri použití sterilizovanej ryže ako prostriedku na dispergovanie inokula v kultúre. Podávanie žiadostí po 10 dňoch a potom po 8 dňoch, úprava formulácie na 1 x 10 ¹² konídií na hektár.

Larvy bielych červov

Larvy chrobákov sa živia organickou hmotou a koreňmi ekonomicky významných plodín. Druh Hylamorpha elegans (Burmeister), ktorý sa nazýva zelené pololo, je vo svojom larválnom štádiu škodcom pšenice (Triticum aestivum L.).

Larva biela. Zdroj: invasive.org

Poškodenie spôsobené larvami sa vyskytuje na úrovni koreňového systému, čo spôsobuje, že rastliny oslabujú, vädnú a strácajú svoje listy. Životný cyklus chrobáka trvá jeden rok a v čase najväčšieho výskytu sa pozorujú úplne zničené oblasti obrábania.

Chemická kontrola bola neúčinná z dôvodu migrácie lariev v ošetrenej pôde. Súvisí so zvýšenou odolnosťou, zvýšenými výrobnými nákladmi a kontamináciou životného prostredia.

Použitie Metarhizium anisopliae ako antagonistického a biokontrolného činidla dosiahlo až 50% úmrtnosť v larválnych populáciách. Aj keď boli výsledky získané na laboratórnej úrovni, očakáva sa, že terénne analýzy budú vykazovať podobné výsledky.

Referencie

1. Acuña Jiménez, M., García Gutiérrez, C., Rosas García, NM, López Meyer, M. a Saínz Hernández, JC (2015). Formulácia Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin s biologicky rozložiteľnými polymérmi a ich virulencia proti Heliothis virescens (Fabricius). International Journal of Environmental Pollution, 31 (3), 219-226.
2. Arguedas, M., Álvarez, V. a Bonilla, R. (2008). Účinnosť entomopatogénnej huby "Metharrizium anisopliae" pri kontrole "Boophilus microplus" (Acari: ixodidae). Costa Rican Agronomy: Journal of Agricultural Sciences, 32 (2), 137-147.
3. Carballo, M. (2001). Možnosti riadenia banánovníka obyčajného. Integrovaná ochrana proti škodcom (Kostarika) č. 59.
4. Castillo Zeno Salvador (2005) Použitie Metarhizium anisopliae na biologickú kontrolu pľuvanu obyčajného (Aeneolamia spp. A Prosapia spp.) V Brachiaria decumbens trávnaté porasty v El Petén, Guatemala (diplomová práca) Zdroj: catie.ac.cr
5. Greenfield, BP, Lord, AM, Dudley, E., & Butt, TM (2014). Konídie hmyzích patogénnych húb, Metarhizium anisopliae, nepriľnú na larvu komára. Royal Society open science, 1 (2), 140193.
6. González-Castillo, M., Aguilar, CN, a Rodríguez-Herrera, R. (2012). Kontrola škodcov v poľnohospodárstve pomocou entomopatogénnych húb: výzvy a perspektívy. Vedecká správa autonómnej univerzity v Coahuile, 4 (8).
7. Lezama, R., Molina, J., López, M., Pescador, A., Galindo, E., Ángel, CA, & Michel, AC (2005). Vplyv entomopatogénnej huby Metarhizium anisopliae na kontrolu kukurice červenej kukurice na poli. Pokroky v poľnohospodárskom výskume, 9 (1).
8. Rodríguez, M., France, A. & Gerding, M. (2004). Hodnotenie dvoch kmeňov huby Metarhizium Anisopliae var. Anisopliae (Metsh.) Na kontrolu lariev bieleho červa Hylamorpha elegans Burm. (Coleoptera: Scarabaeidae). Technical Agriculture, 64 (1), 17-24.