METARHIZIUM ANISOPLIAE: KARAKTERISTIKA, TAKSONOMI, MORFOLOGI - BIOLOGI - 2025

Metarhizium anisopliae er en mitosporisk eller anamorfisk svamp med aseksuel reproduktion, der i vid udstrækning anvendes som entomopatogen til biologisk kontrol. Det har evnen til at parasitere og eliminere en bred vifte af insekt skadedyr af forskellige planter af landbrugsmæssig betydning.

Denne svamp har særlige tilpasningsegenskaber for at overleve på en saprofytisk måde på organisk stof og som parasit på insekter. De fleste kommercielle afgrøder insekter er modtagelige for angreb fra denne entomopatogene svamp.

Grøn muscardina forårsaget af Metarhizium anisopliae. Kilde: Chengshu Wang og Yuxian Xia, via Wikimedia Commons

Som en saprofytisk livorganisme er den tilpasset forskellige miljøer, hvor den udvikler mycel, conidiophores og conidia. Denne evne letter reproduktionen på laboratorieniveau ved hjælp af enkle formeringsteknikker, der kan bruges som en biocontroller.

Faktisk er denne entomopatogene svamp den naturlige fjende for et stort antal insektarter i forskellige agroøkosystemer. Værterne er helt dækket af et grønt mycelium, der henviser til sygdommen kaldet grøn muscardina.

Livscyklussen for entomopatogenen Metarhizium anisopliae udføres i to faser, en cellulær infektionsfase og en anden saprofytisk fase. Infektionen inden i det parasitiserede insekt og i saprofyt drager fordel af næringsstofferne i liget til at formere sig.

I modsætning til patogener såsom vira og bakterier, der skal indtages af patogenen for at virke, virker Metarhizium-svampen ved kontakt. I dette tilfælde kan sporer spire og trænge ind i det indre og inficere værtens kutikulære membran.

egenskaber

Metarhizium anisopliae er en patogen svamp med bred spektrum beliggende i jorden og rester af parasitiserede insekter. På grund af sit potentiale som et økologisk alternativ er det den ideelle erstatning for de landbrugskemikalier, der bruges til integreret håndtering af skadedyr af økonomisk betydning.

Infektion af M. anisopliae begynder med fastgørelsen af ​​svampens conidia til værtsinsektets kutikula. Senere, gennem den enzymatiske aktivitet mellem begge strukturer og den mekaniske virkning, sker spiring og penetrering.

Enzymer, der er involveret i genkendelsen, vedhæftningen og patogenesen af ​​værtshærsklen findes i svampecellevæggen. Disse proteiner inkluderer phospholipaser, proteaser, dismutaser og adhæsiner, som også virker i vedhæftnings-, osmose- og morfogeneseprocesserne i svampen.

Generelt er disse svampe langsomt virkende, når miljøforholdene er ugunstige. Gennemsnitstemperaturer mellem 24 og 28 ºC og høj relativ fugtighed er ideelle til en effektiv udvikling og entomopatogen virkning.

Den grønne muscardina sygdom forårsaget af M. anisopliae er kendetegnet ved den grønne farve af sporerne på den koloniserede vært. Når insektet er invaderet, dækker myceliet overfladen, hvor strukturerne fruktificeres og sporuleres, dækker værtenes overflade.

I denne forbindelse varer infektionen cirka en uge, inden insektet holder op med at fodre og dø. Blandt de forskellige skadedyr, den kontrollerer, er den yderst effektiv på insekter af ordenen coleoptera, lepidoptera og homoptera, især larver.

Svampen M. anisopliae som biokontroller markedsføres i sporeformuleringer blandet med inerte materialer for at bevare dens levedygtighed. Den egnede måde til dens anvendelse er gennem fumigationer, miljømanipulation og inokulation.

Morfologi

På laboratorieniveau viser kolonierne af M. anisopliae en effektiv udvikling i PDA-kulturmedier (Papa-dextrorse-agar). Den cirkulære koloni præsenterer en hvid micellær vækst indledningsvis med farvevariationer, når svampen sporulerer.

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

Når conidia-multiplikationsprocessen begynder, opfattes en oliven-grønlig farve på den micellære overflade. På undersiden af ​​kapslen ses en lysegul misfarvning med diffuse gule pigmenter i midten.

Conidiophores vokser fra mycelium i en uregelmæssig form med to til tre grene på hvert septum. Disse conidiophores har en længde på 4 til 14 mikron og en diameter på 1,5 til 2,5 mikron.

Phialiderne er strukturer, der genereres i myceliet, og det er det sted, hvor conidia løsnes. I M. anisopliae er de tynde ved spidsen, 6 til 15 mikrometer i længde og 2 til 5 mikrometer i diameter.

Med hensyn til conidierne er de encellede strukturer, cylindriske og afkortede, med lange kæder, hyaline til grønlige. Conidia er 4 til 10 mikron lang og 2 til 4 mikrometer i diameter.

Taksonomi

Slægten Metarhizium blev oprindeligt beskrevet af Sorokin (1883), der inficerede Anisoplia austriaca larver, hvilket forårsagede en sygdom kendt som grøn muscardina. Navnet Entomophthora anisopliae blev oprindeligt foreslået af Metschnikoff til svampeisolater, senere blev det kaldt Isaria destructor.

Mere detaljerede undersøgelser af taksonomien for slægten, afsluttet med at klassificere den som Metarhizium sorokin. I øjeblikket betragtes arten M. anisopliae, opkaldt af Metschnikoff, som den repræsentative organisme af slægten Metarhizium.

Flere isolater af Metarhizium-svampen er specifikke, hvorfor de er blevet betegnet som nye sorter. Imidlertid klassificeres de i øjeblikket som Metarhizium anisopliae, Metarhizium majus og Metarhizium acridum.

Ligeledes er nogle arter omdøbt, Metarhizium taii har lignende egenskaber som Metarhizium guizhouense. En kommerciel stamme af M. anisopliae, M. anisopliae (43), der er en bestemt fjende af coleopterans, kaldes nu Metarhizium brunneum.

Arten Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin (1883) er en del af slægten Metarhizium beskrevet af Sorokin (1883). Taksonomisk hører det til familien Clavicipitaceae, Hyklerordenen, Sordariomycetes-klassen, Ascomycota-divisionen, i Fungi-kongeriget.

Livscyklus

Metarhizium anisopliae-svampen initierer patogenese gennem adhæsionsprocessen af ​​conidia på den kutikulære membran af værten. Senere forekommer faser af spiring, vækst af appressoria eller indsættelse, kolonisering og reproduktion.

Sporer eller conidia fra jorden eller kontamineret insekt forbliver invaderende neglebånd af nye værter. Med indgreb i mekaniske og kemiske processer udvikler appressoriumet og kimrøret, der trænger ind i insektets indre.

Generelt under gunstige betingelser forekommer spiring inden for 12 timer efter inokulation. Ligeledes forekommer dannelsen af ​​appressoria og penetrationen af ​​kimrøret eller haustoria mellem 12 og 18 timer.

Den fysiske mekanisme, der tillader gennemtrængning, er det tryk, der udøves af appressoria, der bryder kutikulær membran. Den kemiske mekanisme er virkningen af ​​protease-, kinase- og lipase-enzymer, der nedbryder membraner på indsættelsesstedet.

Når insektet er trængt ind, forgrener hyfen sig inden i, og invaderer rovet helt efter 3-4 dage. Derefter dannes reproduktive strukturer, conidiophores og conidia, som afslutter patogenesen af ​​værten efter 4-5 dage.

Insektets død forekommer gennem kontaminering af toksiner produceret af den entomopatogene svamp. Biocontrolleren syntetiserer toksinerne dextruxin, protodextruxin og demethyldextruxin med et højt niveau af toksicitet for leddyr og nematoder.

Invasionen af ​​værten er betinget af temperaturen og den relative fugtighed i miljøet. Ligeledes er tilgængeligheden af ​​næringsstoffer på insektets kutikulære membran og evnen til at detektere værter, der er modtagelige for at blive koloniseret.

Grøn muscardina

Den grønne muscardina sygdom forårsaget af Metarhizium anisopliae giver forskellige symptomer på inficerede larver, nymfer eller voksne. Umodne former reducerer dannelse af slimhinder, har tendens til at bevæge sig væk fra angrebsstedet eller lamme dets bevægelse.

Voksne mindsker deres bevægelse og flyveområde, holder op med at fodre, og hunnerne lægger ikke æg. Forurenede insekter har en tendens til at dø på steder langt fra infektionsstedet, hvilket tilskynder til spredning af sygdommen.

Sygdomscyklussen kan vare mellem 8 og 10 dage afhængigt af miljøforholdene, hovedsageligt fugtighed og temperatur. Efter værtens død dækkes det fuldstændigt af et hvidt mycel og på hinanden følgende grøn sporulation, karakteristisk for grøn muscardina.

Biologisk kontrol

Metarhizium anisopliae-svampen er en af ​​de mest studerede og anvendte entomopatogener til biologisk bekæmpelse af skadedyr. Nøglefaktoren for en vellykket kolonisering af en vært er penetrationen af ​​svampen og efterfølgende multiplikation.

Når svampen først er etableret inden i insektet, forekommer spredning af filamentøse hyfer og genereringen af ​​mykotoksiner, der inaktiverer værten. Værtens død forekommer også ved patologiske ændringer og mekaniske virkninger på indre organer og væv.

Biologisk kontrol udføres ved at anvende produkter formuleret baseret på koncentrationer af sporer eller conidia af svampen i kommercielle produkter. Conidia blandes med inerte materialer, såsom opløsningsmidler, ler, talkum, emulgatorer og andre naturlige additiver.

Disse materialer må ikke påvirke svampens levedygtighed og skal være ufarlige for miljøet og afgrøden. Derudover skal de præsentere optimale fysiske forhold, der letter blanding, anvendelse af produktet og til lave omkostninger.

Succesen med biologisk kontrol gennem entomopatogener afhænger af den effektive formulering af det kommercielle produkt. Inkl. Mikroorganismens levedygtighed, det anvendte materiale i formuleringen, opbevaringsbetingelserne og påføringsmetoden.

Handlingstilstand

Inokulatet fra applikationer af formuleringer med M. anisopliae-svampen tjener til at kontaminere larver, hyfer eller voksne. Forurenede værter migrerer til andre steder i afgrøden, hvor de dør og spreder sygdommen på grund af sporulation af svampen.

Virkningen af ​​vind, regn og dug letter spredningen af ​​conidia til andre dele af planten. Insekterne i deres aktivitet af foderbrug udsættes for vedhæftning af sporer.

Miljøforholdene favoriserer udvikling og spredning af conidierne, idet de umodne stadier af insektet er de mest modtagelige. Fra nye infektioner oprettes sekundære foci, der spreder epizootien, der er i stand til fuldt ud at kontrollere pesten.

Biologisk bekæmpelse af bananvælgen

Weevil (Cosmopolites sordidus Germar) er en vigtig skadedyr for dyrkning af musaceae (plantain og banan) hovedsageligt i troperne. Dens spredning er hovedsageligt forårsaget af den ledelse, som mennesket udfører i så- og høstprocesserne.

Banana Black Weevil. Kilde: mezfer.com.mx

Larven er årsagsmidlet til skaderne forårsaget inde i rhizomen. Kalven i larvestadiet er meget aktiv og glupsk og forårsager perforeringer, der påvirker plantens rodsystem.

Gallerierne, der er dannet i rhizomet, letter kontaminering med mikroorganismer, der roterer plantens karvæv. Derudover svækkes anlægget og har en tendens til at vælte på grund af virkningen af ​​stærk vind.

Den sædvanlige kontrol er baseret på brugen af ​​kemiske insekticider, men deres negative virkning på miljøet har ført til søgningen efter nye alternativer. For tiden har brugen af ​​entomopatogene svampe såsom Metarhizium anisopliae rapporteret om gode resultater i feltforsøg.

Fremragende resultater er opnået i Brasilien og Ecuador (dødelighed på 85-95%) under anvendelse af M. anisopliae på ris som inokulationsmateriale. Strategien er at placere inficeret ris på stengestykker omkring planten, insektet tiltrækkes og forurenes med patogenet.

Biologisk kontrol af larver

Fall Armyworm

Fall Armyworm (Spodoptera frugiperda) er en af ​​de mest skadelige skadedyr af korn som sorghum, majs og foder. Hos majs er det stærkt skadeligt, når det angriber afgrøden inden 30 da, med højder mellem 40 og 60 cm.

Fall Armyworm. Kilde: Se side for forfatter via Wikimedia Commons

I denne henseende har kemisk bekæmpelse gjort det muligt for insektet at opnå større modstand, eliminering af naturlige fjender og miljøskader. Anvendelsen af ​​M. anisopliae som et alternativ til biologisk kontrol har rapporteret om gode resultater, da S. frugiperda er modtagelig.

De bedste resultater er opnået, når man bruger steriliseret ris som et middel til spredning af inokulum i kulturen. Udarbejdelse af applikationer efter 10 dage og derefter efter 8 dage, justering af formuleringen ved 1 × 10 ¹² conidia pr. Ha.

Hvide ormlarver

Beetle larver findes fodring med organisk stof og rødder fra økonomisk vigtige afgrøder. Arten Hylamorpha elegans (Burmeister) kaldet grøn kylling, i sin larvestadium er en skadedyr af hvede (Triticum aestivum L.).

Hvid ormlarve. Kilde: invasive.org

Skaderne forårsaget af larverne forekommer på niveau med rodsystemet, hvilket får planterne til at svækkes, visne og miste deres blade. Billenes livscyklus varer et år, og i tiden med størst forekomst observeres totalt ødelagte dyrkningsområder.

Kemisk kontrol har været ineffektiv på grund af migrationen af ​​larverne i de behandlede jordarter. Forbundet med øget modstand, øgede produktionsomkostninger og miljøforurening.

Anvendelsen af ​​Metarhizium anisopliae som antagonist og biocontroller middel har opnået op til 50% dødelighed i larvepopulationer. Selvom resultaterne er opnået på laboratorieniveau, forventes det, at feltanalyser rapporterer lignende resultater.

Referencer

1. Acuña Jiménez, M., García Gutiérrez, C., Rosas García, NM, López Meyer, M., & Saínz Hernández, JC (2015). Formulering af Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin med bionedbrydelige polymerer og deres virulens mod Heliothis virescens (Fabricius). International Journal of Environmental Pollution, 31 (3), 219-226.
2. Arguedas, M., Álvarez, V., & Bonilla, R. (2008). Effektivitet af den entomopatogene svamp "Metharrizium anisopliae" til kontrol af "Boophilus microplus" (Acari: ixodidae). Costa Rica Agronomy: Journal of Agricultural Sciences, 32 (2), 137-147.
3. Carballo, M. (2001). Valgmuligheder til styring af bananhud. Integreret skadedyrhåndtering (Costa Rica) Nº, 59.
4. Castillo Zeno Salvador (2005) Brug af Metarhizium anisopliae til biologisk bekæmpelse af spittlebug (Aeneolamia spp. Og Prosapia spp.) I Brachiaria decumbens græsarealer i El Petén, Guatemala (masterafhandling) Hentet fra: catie.ac.cr
5. Greenfield, BP, Lord, AM, Dudley, E., & Butt, TM (2014). Conidia af insektens patogene svamp, Metarhizium anisopliae, klarer ikke at klæbe til myggelarvlen. Royal Society åben videnskab, 1 (2), 140193.
6. González-Castillo, M., Aguilar, CN, & Rodríguez-Herrera, R. (2012). Insektbekæmpelse i landbrug ved hjælp af entomopatogene svampe: udfordringer og perspektiver. Videnskabelig pastor fra det autonome universitet i Coahuila, 4 (8).
7. Lezama, R., Molina, J., López, M., Pescador, A., Galindo, E., Ángel, CA, & Michel, AC (2005). Effekt af den entomopatogene svamp Metarhizium anisopliae på kontrollen af ​​den faldende hærorm af majs i marken. Fremskridt inden for landbrugsforskning, 9 (1).
8. Rodríguez, M., France, A., & Gerding, M. (2004). Evaluering af to stammer af svampen Metarhizium Anisopliae var. Anisopliae (Metsh.) Til bekæmpelse af hvide ormlarver Hylamorpha elegans Burm. (Coleoptera: Scarabaeidae). Teknisk landbrug, 64 (1), 17-24.