METARHIZIUM ANISOPLIAE: RAKSTURLIELUMI, TAKSONOMIJA, MORFOLOĢIJA - BIOLOĢIJA - 2025

Metarhizium anisopliae ir mitosporiska vai anamorfiska sēne ar aseksuālu reprodukciju, ko plaši izmanto kā entompatogēnu bioloģiskai kontrolei. Tai ir iespēja parazitēt un iznīcināt plašu dažādu lauksaimniecības nozīmes augu kukaiņu kaitēkļus.

Šai sēnei ir īpašas adaptīvas īpašības, lai organismam saprātiski izdzīvotu un kukaiņiem kā parazītam. Lielākā daļa komerciālo kaitēkļu kukaiņu ir pakļauti šo entompatogēno sēņu uzbrukumiem.

Zaļā muskardīna, ko izraisa Metarhizium anisopliae. Avots: Chengshu Wang un Yuxian Xia, izmantojot Wikimedia Commons

Kā saprofītisks dzīvības organisms tas ir pielāgots dažādām vidēm, kur attīstās micēlijs, konidiopori un konidijas. Šī spēja atvieglo tā reproducēšanu laboratorijas līmenī, izmantojot vienkāršas pavairošanas metodes, kuras izmanto kā biokontrolleri.

Patiešām, šī entomopatogēnā sēne ir daudzu kukaiņu sugu dabiskais ienaidnieks dažādās agroekosistēmās. Saimniekus pilnībā pārklāj zaļš micēlijs, atsaucoties uz slimību, ko sauc par zaļo muskardīnu.

Entomopatogēna Metarhizium anisopliae dzīves cikls tiek veikts divās fāzēs - šūnā infekciozā fāzē un citā saprofītiskajā fāzē. Infekcijas līdzeklis parazitētajā kukaiņā un saprofītā izmanto līķa barības vielas, lai tās vairotos.

Atšķirībā no patogēniem, piemēram, vīrusiem un baktērijām, kuru iedarbībai nepieciešams patogēns, Metarhizium sēne darbojas uz kontaktu. Šajā gadījumā sporas var dīgt un iekļūt iekšpusē, inficējot saimnieka kutikulāro membrānu.

raksturojums

Metarhizium anisopliae ir plaša spektra patogēns sēnīte, kas atrodas augsnē un paliek no parazitētiem kukaiņiem. Pateicoties tā kā ekoloģiskas alternatīvas potenciālam, tas ir ideāls aizstājējs agroķīmiskajām vielām, kuras izmanto ekonomiski nozīmīgu kaitēkļu integrētā pārvaldībā.

M. anisopliae infekcija sākas ar sēnītes konidiju piestiprināšanu pie saimnieka kukaiņa kutikulas. Vēlāk, pateicoties fermentatīvajai aktivitātei starp abām struktūrām un mehāniskajai darbībai, notiek dīgtspēja un iespiešanās.

Fermenti, kas ir iesaistīti saimnieka kutikulu atpazīšanā, adhēzijā un patoģenēzē, atrodas sēnīšu šūnu sieniņās. Šīs olbaltumvielas ietver fosfolipāzes, proteāzes, dismutāzes un adhezīnus, kas darbojas arī sēnīšu adhēzijas, osmozes un morfoģenēzes procesos.

Parasti šīs sēnes darbojas lēni, ja nelabvēlīgi ir vides apstākļi. Vidējā temperatūra no 24 līdz 28 ºC un augsts relatīvais mitrums ir ideāli efektīvai attīstībai un entomopatogēnai darbībai.

Zaļo muskardīnas slimību, ko izraisa M. anisopliae, raksturo sporu zaļa krāsa uz kolonizētās saimnieces. Kad kukainis ir iebrucis, micēlijs pārklāj virsmu, kur struktūras nobriest un sporulējas, pārklājot saimnieka virsmu.

Šajā sakarā infekcija ilgst apmēram nedēļu, lai kukainis pārstātu baroties un nomirt. Starp dažādajiem kaitēkļiem, ko tas kontrolē, tas ir ļoti efektīvs coleoptera, lepidoptera un homoptera kārtas kukaiņiem, īpaši kāpuriem.

Sēnīti M. anisopliae kā biokontrolleri tirgo sporu formās, kas sajauktas ar inertajiem materiāliem, lai saglabātu tās dzīvotspēju. Piemērots veids tās piemērošanai ir fumigācijas, manipulācijas ar vidi un inokulācija.

Morfoloģija

Laboratorijas līmenī M. anisopliae kolonijas uzrāda efektīvu attīstību PDA barotnēs (Papa-dextrorse-agar). Apļveida kolonija sākotnēji rada balto micellu augšanu, parādoties krāsu variācijām, kad sēne sporulējas.

Metarhizium anisopliae fialīds. Avots: naro.affrc.go.jp

Kad sākas konidiju pavairošanas process, uz micelāro virsmu tiek uztverta olīvu zaļgana krāsa. Kapsulas apakšpusē ir novērota gaiši dzeltena krāsas maiņa ar difūziem dzelteniem pigmentiem vidū.

Conidiophores aug no micēlija neregulāras formas ar divām līdz trim zarām katrā starpsienā. Šo konidioforu garums ir no 4 līdz 14 mikroniem, un diametrs ir no 1,5 līdz 2,5 mikroniem.

Fialīdi ir struktūras, kas rodas micēlijā, ir vieta, kur konidijas atdalās. M. anisopliae virsotnē tie ir plāni, garumā no 6 līdz 15 mikroniem un diametrā no 2 līdz 5 mikroniem.

Kas attiecas uz konidijām, tās ir vienšūnu struktūras, cilindriskas un saīsinātas, ar garām ķēdēm, no hialīna līdz zaļganai. Konidijas ir no 4 līdz 10 mikroniem garas un no 2 līdz 4 mikroniem diametrā.

Taksonomija

Metarhizium ģints sākotnēji aprakstīja Sorokin (1883), inficējot Anisoplia austriaca kāpurus, izraisot slimību, kas pazīstama kā zaļā muskardīna. Nosaukumu Entomophthora anisopliae sākotnēji Metschnikoff ierosināja sēnīšu izolātiem, vēlāk to sauca par Isaria iznīcinātāju.

Sīkāki ģints taksonomijas pētījumi tika noslēgti, klasificējot to kā Metarhizium sorokin. Pašlaik M. anisopliae sugu, kuru nosaukusi Metschnikoff, uzskata par Metarhizium ģints reprezentatīvo organismu.

Vairāki Metarhizium sēnīšu izolāti ir specifiski, tāpēc tie ir izraudzīti par jaunām šķirnēm. Tomēr pašlaik tos klasificē kā Metarhizium anisopliae, Metarhizium majus un Metarhizium acridum sugas.

Tāpat dažas sugas ir pārdēvētas, Metarhizium taii ir līdzīgas īpašības kā Metarhizium guizhouense. M. anisopliae, M. anisopliae (43) komerciālais celms, kas ir specifisks coleopterans ienaidnieks, tagad tiek saukts par Metarhizium brunneum.

Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin (1883) suga ir daļa no Metarhizium ģints, ko aprakstījis Sorokin (1883). Taksonomiski tas pieder pie Clavicipitaceae dzimtas, Hypocreales kārtas, Sordariomycetes klases, Ascomycota rajona, no Sēņu valstības.

Dzīves cikls

Metarhizium anisopliae sēne ierosina patoģenēzi, izmantojot konidiju adhēzijas procesu uz saimnieka kutikulārās membrānas. Vēlāk notiek dīgšanas fāzes, appressorijas augšana vai ievietošana, kolonizācijas un reprodukcijas struktūras.

Sporas vai konidijas no augsnes vai piesārņotas kukaiņu paliekas iebrūk jauno saimnieku kutikulā. Iejaucoties mehāniskiem un ķīmiskiem procesiem, attīstās appressorijs un dīgļa caurule, kas iekļūst kukaiņu iekšpusē.

Parasti labvēlīgos apstākļos dīgtspēja notiek 12 stundu laikā pēc inokulācijas. Tāpat appressorijas veidošanās un dīgļa caurulītes jeb haustorijas iekļūšana notiek no 12 līdz 18 stundām.

Fiziskais mehānisms, kas ļauj iekļūt, ir spiediens, ko rada appressorija, kas sašķeļ kutikulāro membrānu. Ķīmiskais mehānisms ir proteāzes, kināzes un lipāzes enzīmu darbība, kas sašķeļ membrānas ievietošanas vietā.

Kad kukainis ir iekļuvis, hyfae atzarojas iekšā, pēc 3-4 dienām pilnībā iebrūkot laupījumā. Tad veidojas reproduktīvās struktūras, konidiopori un konidijas, kas pabeidz saimnieka patoģenēzi pēc 4-5 dienām.

Kukaiņu nāve notiek, piesārņojot toksīnus, ko ražo entomopatogēnā sēne. Biokontrollers sintezē toksīnus dekstruxin, protodextruxin un demetildextruxin ar augstu toksicitātes pakāpi posmkājiem un nematodēm.

Saimnieka iebrukums ir atkarīgs no apkārtējās vides temperatūras un relatīvā mitruma. Tāpat barības vielu pieejamība kukaiņu kutikulārajai membrānai un spēja noteikt saimniekus, kas ir uzņēmīgi pret kolonizāciju.

Zaļā muskardīna

Zaļās muskardīnas slimība, ko izraisa Metarhizium anisopliae, rada dažādus simptomus inficētiem kāpuriem, nimfām vai pieaugušajiem. Nenobriedušas formas samazina gļotu veidošanos, mēdz attālināties no uzbrukuma vietas vai paralizē tās kustību.

Pieaugušie samazina kustību un lidojuma laukumu, pārtrauc barošanu, un mātītes nedēj olas. Piesārņotie kukaiņi mēdz nomirt vietās, kas atrodas tālu no infekcijas vietas, kas veicina slimības izplatīšanos.

Slimības cikls var ilgt no 8 līdz 10 dienām atkarībā no vides apstākļiem, galvenokārt mitruma un temperatūras. Pēc saimnieka nāves to pilnībā pārklāj balts micēlijs un secīga zaļa sporulācija, kas raksturīga zaļajai muskardīnai.

Bioloģiskā kontrole

Metarhizium anisopliae sēne ir viens no visizplatītākajiem un izmantotajiem entompatogēniem kaitēkļu bioloģiskajā kontrolē. Galvenais saimnieka veiksmīgas kolonizācijas faktors ir sēnītes iespiešanās un tai sekojošā pavairošana.

Kad sēnīte ir izveidojusies kukaiņā, notiek šķiedru hyphae izplatīšanās un rodas mikotoksīni, kas inaktivē saimnieku. Saimnieka nāve notiek arī ar patoloģiskām izmaiņām un mehānisku iedarbību uz iekšējiem orgāniem un audiem.

Bioloģisko kontroli veic, komerciālos produktos izmantojot produktus, kas izstrādāti, pamatojoties uz sēnīšu sporu vai konidiju koncentrāciju. Konidijas sajauc ar inertiem materiāliem, piemēram, šķīdinātājiem, māliem, talku, emulgatoriem un citām dabīgām piedevām.

Šie materiāli nedrīkst ietekmēt sēnītes dzīvotspēju, un tiem jābūt nekaitīgiem videi un kultūrai. Turklāt tiem jārada optimāli fiziskie apstākļi, kas atvieglo produkta sajaukšanu, lietošanu un ir lēti.

Bioloģiskās kontroles panākumi, izmantojot entompatogēnus, ir atkarīgi no efektīvā komerciālā produkta formulējuma. Ieskaitot mikroorganismu dzīvotspēju, kompozīcijā izmantoto materiālu, glabāšanas apstākļus un lietošanas metodi.

Darbības režīms

Sējmateriāls, kas iegūts, izmantojot kompozīcijas ar M. anisopliae sēni, ir paredzēts, lai inficētu kāpurus, hyfae vai pieaugušos. Piesārņotie saimnieki migrē uz citām labības vietām, kur mirst, un izplatās slimība sēnītes sporulācijas dēļ.

Vēja, lietus un rasas iedarbība atvieglo konidiju izkliedi citās augu daļās. Kukaiņi barošanas laikā tiek pakļauti sporu adhēzijai.

Vides apstākļi veicina konidiju attīstību un izkliedi, visnejūtīgākie ir kukaiņu nenobriedušie posmi. No jaunām infekcijām tiek izveidoti sekundārie perēkļi, izplatoties epizootijai, kas spēj pilnībā kontrolēt mēru.

Banānu mazulītes bioloģiskā kontrole

Gliemežvāks (Cosmopolites sordidus Germar) ir svarīgs musaceae (ceļmallapa un banāna) audzēšanas kaitēklis, galvenokārt tropos. Tās izkliedi galvenokārt izraisa vadība, ko cilvēks veic sēšanas un novākšanas procesos.

Banānu melnais weevil. Avots: mezfer.com.mx

Kāpurs ir sakneņa iekšienē nodarītā kaitējuma izraisītājs. Cīpsma tās kāpuru stadijā ir ļoti aktīva un daudzveidīga, izraisot perforācijas, kas ietekmē auga sakņu sistēmu.

Rizomā izveidotās galerijas atvieglo piesārņošanu ar mikroorganismiem, kas puvi auga asinsvadu audus. Papildus tam spēcīgu vēju ietekmē augs vājina un mēdz apgāzties.

Parastā kontrole balstās uz ķīmisko insekticīdu izmantošanu, tomēr tā negatīvā ietekme uz vidi ir likusi meklēt jaunas alternatīvas. Pašlaik entompatogēno sēņu, piemēram, Metarhizium anisopliae, izmantošana ir pierādījusi labus rezultātus lauka izmēģinājumos.

Lieliski rezultāti ir iegūti Brazīlijā un Ekvadorā (mirstība 85–95%), izmantojot M. anisopliae rīsiem kā inokulācijas materiālu. Stratēģija ir novietot inficētos rīsus uz stublāja gabaliņiem ap augu, kukainis tiek piesaistīts un kļūst piesārņots ar patogēnu.

Kāpuru bioloģiskā kontrole

Kritiens armijas tārps

Kritušais armijas tārps (Spodoptera frugiperda) ir viens no viskaitīgākajiem labības kaitēkļiem, piemēram, sorgo, kukurūzas un lopbarības. Kukurūzā tas ir ļoti kaitīgs, ja tas uzbrūk labībai pirms 30 da ar augstumu no 40 līdz 60 cm.

Kritiens armijas tārps. Avots: skatiet autora lapu, izmantojot Wikimedia Commons

Šajā sakarā ķīmiskā kontrole ir ļāvusi kukaiņiem sasniegt lielāku izturību, iznīcināt dabiskos ienaidniekus un radīt kaitējumu videi. M. anisopliae izmantošana par alternatīvu bioloģiskajai kontrolei ir devusi labus rezultātus, jo S. frugiperda ir jutīga.

Vislabākie rezultāti ir iegūti, ja sterilizētos rīsus izmanto kā līdzekli sējmašīnas kultūrā. Iesniegšana 10 dienu laikā un pēc tam 8 dienu laikā, pielāgojot sastāvu 1 x 10 ¹² konidiju uz hektāru.

Balto tārpu kāpuri

Vaboļu kāpuri tiek baroti ar ekonomiski nozīmīgu kultūru organiskām vielām un saknēm. Sugu Hylamorpha elegans (Burmeister) sauc par zaļo vistu, tās kāpuru stadijā ir kviešu kaitēklis (Triticum aestivum L.).

Baltā tārpa kūniņa. Avots: invasive.org

Kāpuru radītie bojājumi rodas sakņu sistēmas līmenī, liekot augiem novājināt, vīst un zaudēt lapas. Vaboles dzīves cikls ilgst vienu gadu, un vislielākās izplatības laikā tiek novērotas pilnībā iznīcinātas audzēšanas platības.

Ķīmiskā kontrole nav bijusi efektīva kāpuru migrācijas dēļ apstrādātajās augsnēs. Saistīts ar paaugstinātu pretestību, paaugstinātām ražošanas izmaksām un vides piesārņojumu.

Izmantojot Metarhizium anisopliae kā antagonistu un biokontrolleru, kāpuru populācijā mirstība ir sasniegusi līdz 50%. Lai arī rezultāti ir iegūti laboratorijas līmenī, sagaidāms, ka lauka analīzes sniegs līdzīgus rezultātus.

Atsauces

1. Acuña Jiménez, M., García Gutiérrez, C., Rosas García, NM, López Meyer, M., un Saínz Hernández, JC (2015). Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin sastāvs ar bioloģiski noārdāmiem polimēriem un to virulence pret Heliothis virescens (Fabricius). Starptautiskais vides piesārņojuma žurnāls, 31. (3), 219. – 226.
2. Arguedas, M., Álvarez, V., & Bonilla, R. (2008). Entompatogēnās sēnes "Metharrizium anisopliae" efektivitāte "Boophilus microplus" (Acari: ixodidae) kontrolē. Kostarikas agronomija: Lauksaimniecības zinātņu žurnāls, 32 (2), 137–147.
3. Karballo, M. (2001). Banānu mazulītes pārvaldības iespējas. Integrētā augu aizsardzība (Kostarika) Nº, 59.
4. Castillo Zeno Salvador (2005) Metarhizium anisopliae izmantošana sīpolu (Aeneolamia spp. Un Prosapia spp.) Bioloģiskai kontrolei Brachiaria decumbens pļavās Elpetenā, Gvatemalā (maģistra darbs) Iegūts no: catie.ac.cr
5. Grīnfīlda, BP, lords, AM, Dūdlijs, E., un Butts, TM (2014). Kukaiņu patogēnās sēnītes Metarhizium anisopliae konidijas nespēj ievērot odu kāpuru kutikulu. Karaliskās biedrības atvērtā zinātne, 1 (2), 140193.
6. González-Castillo, M., Aguilar, CN, un Rodríguez-Herrera, R. (2012). Kukaiņu kaitēkļu kontrole lauksaimniecībā, izmantojot entomopatogēnās sēnes: izaicinājumi un perspektīvas. Koahuila autonomās universitātes zinātniskais red., 4. (8).
7. Lezama, R., Molina, J., López, M., Pescador, A., Galindo, E., Ángel, CA, & Mišels, AC (2005). Entompatogēnās sēnes Metarhizium anisopliae ietekme uz kukurūzas kritušo armijas tārpu kontroli laukā. Jaunumi lauksaimniecības pētniecībā, 9 (1).
8. Rodrigess, M., Francija, A., un Gerdings, M. (2004). Divu sēņu celmu Metarhizium Anisopliae var. Anisopliae (Metsh.) Balto tārpu kāpuru Hylamorpha elegans Burm kontrolei (Coleoptera: Scarabaeidae). Tehniskā lauksaimniecība, 64 (1), 17.-24.