METARHIZIUM ANISOPLIAE: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СИСТЕМАТИКА, МОРФОЛОГІЯ - БІОЛОГІЯ - 2025

Metarhizium anisopliae - мітоспоричний або анаморфний грибок безстатевого розмноження, широко застосовуваний як ентомопатоген для біологічного контролю. Він має здатність паразитувати та знищувати широкий спектр комах-шкідників різних рослин сільськогосподарського значення.

Цей гриб має особливі пристосувальні характеристики, щоб вижити сапрофітним шляхом на органічних речовинах і як паразит на комах. Більшість комах-шкідників комерційних культур схильні до нападу цим ентомопатогенним грибом.

Зелена мускарина, спричинена Metarhizium anisopliae. Джерело: Chengshu Wang та Yuxian Xia, через Wikimedia Commons

Як сапрофітний життєвий організм він пристосований до різних середовищ, де розвивається міцелій, конідіофори та конідії. Ця здатність полегшує його відтворення на лабораторному рівні за допомогою простих методів розповсюдження, які використовуються як біоконтролер.

Дійсно, цей ентомопатогенний грибок є природним ворогом великої кількості видів комах у різних агроекосистемах. Господарі повністю покриті зеленим міцелієм, маючи на увазі хворобу під назвою зелена мускарина.

Життєвий цикл ентомопатогенного Metarhizium anisopliae здійснюється у дві фази - клітинну інфекційну фазу та іншу сапрофітну фазу. Інфекційний всередині комах, що паразитують, і сапрофіт, використовує поживні речовини трупа для розмноження.

На відміну від таких хвороботворних мікробів, як віруси та бактерії, яким збудник потребує поглинання, щоб діяти, гриб Метархізіум діє при контакті. У цьому випадку спори можуть проростати і проникати всередину, заражаючи кутикулярну мембрану господаря.

характеристики

Metarhizium anisopliae - патогенний грибок широкого спектру дії, розташований у ґрунті та залишках комах, що паразитують. Завдяки своєму потенціалу як екологічної альтернативи, він є ідеальною заміною агрохімікатів, які використовуються в цілісному управлінні шкідниками економічного значення.

Зараження M. anisopliae починається з прикріплення конідій гриба до кутикули комахи-господаря. Пізніше завдяки ферментативній активності між обома структурами та механічною дією відбувається проростання та проникнення.

Ферменти, які беруть участь у розпізнаванні, адгезії та патогенезі кутикули господаря, знаходяться в клітинній стінці гриба. Ці білки включають фосфоліпази, протеази, дисмутази та адгезини, які також діють у процесах адгезії, осмосу та морфогенезу гриба.

Як правило, ці гриби мають повільну дію, коли умови навколишнього середовища несприятливі. Середні температури від 24 до 28 ° C та висока відносна вологість ідеально підходять для ефективного розвитку та ентомопатогенної дії.

Хвороба зеленої мускардини, спричинена М. anisopliae, характеризується зеленим забарвленням спор на колонізованому господаря. Після вторгнення комахи міцелій покриває поверхню, де структури плодоносять і споровуються, охоплюючи поверхню господаря.

У зв’язку з цим зараження триває близько тижня, щоб комаха перестала живитись і померти. Серед різних шкідників, яких він контролює, він високоефективний для комах колосомерів, лепідоптера та гомоптера, зокрема личинок.

Грибок M. anisopliae як біоконтролер продається в спорових складах, змішаних з інертними матеріалами, щоб зберегти його життєздатність. Підходящий спосіб його застосування - через фумігації, маніпуляції з навколишнім середовищем та щеплення.

Морфологія

На лабораторному рівні колонії M. anisopliae демонструють ефективний розвиток у культуральних середовищах PDA (Papa-декстроза-агар). Кругова колонія спочатку представляє міцелярний ріст білого кольору, виявляючи колірні коливання, коли грибок спортується.

Фіталід Metarhizium anisopliae. Джерело: naro.affrc.go.jp

Коли починається процес розмноження конідій, на міцелярній поверхні сприймається оливково-зеленувата забарвлення. На нижній стороні капсули спостерігається блідо-жовте знебарвлення з дифузними жовтими пігментами посередині.

Конідіофори ростуть з міцелію неправильної форми з двома-трьома гілками на кожній перегородці. Ці конідіофори мають довжину від 4 до 14 мкм і діаметр від 1,5 до 2,5 мкм.

Фіаліди - це структури, що утворюються в міцелії, і є місцем відшарування конідій. У M. anisopliae вони тонкі на верхівці, довжиною від 6 до 15 мкм і діаметром від 2 до 5 мкм.

Що стосується конідій, то вони являють собою одноклітинні структури, циліндричні та усічені, з довгими ланцюгами, гіалінові до зеленуватого кольору. Конідії мають довжину від 4 до 10 мкм і діаметром від 2 до 4 мкм.

Таксономія

Рід Metarhizium спочатку був описаний Сорокіним (1883), який заражав личинки Anisoplia austriaca, викликаючи захворювання, відоме як зелена мускарина. Назва Entomophthora anisopliae спочатку була запропонована Мецконіффом для грибкових ізолятів, пізніше її назвали Isaria destructor.

Більш детальні дослідження систематики роду, укладені під час класифікації його як Metarhizium sorokin. В даний час вид M. anisopliae, названий Metschnikoff, вважається репрезентативним організмом роду Metarhizium.

Деякі виділення гриба Метархізіум є специфічними, саме тому вони були визначені як нові сорти. Однак вони в даний час класифікуються як види Metarhizium anisopliae, Metarhizium majus та Metarhizium acridum.

Так само деякі види були перейменовані на Metarhizium taii, схожі за характеристиками на Metarhizium guizhouense. Комерційний штам M. anisopliae, M. anisopliae (43), який є специфічним ворогом колеотерапів, зараз називається Metarhizium brunneum.

Вид Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin (1883), входить до роду Metarhizium, описаного Сорокіним (1883). Таксономічно він належить до родини Clavicipitaceae, порядку Hypocreales, класу Sordariomycetes, поділу Ascomycota, царства грибів.

Життєвий цикл

Грибок Metarhizium anisopliae ініціює патогенез через адгезійний процес конідій на кутикулярну мембрану господаря. Пізніше наступають фази проростання, зростання аппрессорії або вставки, колонізації та репродукції.

Спори або конідії з ґрунту чи заражених комахами залишків нападають на кутикулу нових господарів. При втручанні механічних і хімічних процесів розвиваються аппресріум і зародкова трубка, що проникають у внутрішню частину комахи.

Як правило, за сприятливих умов проростання відбувається протягом 12 годин після щеплення. Так само утворення аппрессорії та проникнення в зародкову трубку або гаусторію відбувається між 12-18 години.

Фізичний механізм, що дозволяє проникнути, - це тиск, який чинить апрессорія, що порушує кутикулярну мембрану. Хімічний механізм - це дії ферментів протеази, кінази та ліпази, які розщеплюють мембрани на місці введення.

Як тільки комаха проник, гіфи гілки всередину, повністю вторгнувшись у здобич через 3-4 дні. Потім утворюються репродуктивні структури, конідіофори та конідії, що завершує патогенез господаря через 4-5 днів.

Загибель комахи відбувається через забруднення токсинами, що виробляються ентомопатогенним грибом. Біоконтролер синтезує токсини декструксин, протодекструксин і деметилдекструксин з високим рівнем токсичності для членистоногих і нематод.

Вторгнення господаря обумовлюється температурою і відносною вологістю навколишнього середовища. Аналогічно, наявність поживних речовин на кутикулярній мембрані комахи та здатність виявляти господарів, сприйнятливих до колонізації.

Зелена мускардіна

Хвороба зеленої мускардини, спричинена Metarhizium anisopliae, представляє різні симптоми у заражених личинок, німф або дорослих. Незрілі форми зменшують утворення слизу, як правило, віддаляються від місця нападу або паралізують його рух.

Дорослі зменшують рух і зону польоту, припиняють годувати, а самки не відкладають яйця. Забруднені комахи, як правило, гинуть у місцях, віддалених від місця зараження, що сприяє поширенню хвороби.

Цикл хвороби може тривати від 8 до 10 днів, залежно від умов навколишнього середовища, переважно вологості та температури. Після смерті господаря він повністю покривається білим міцелієм і послідовними зеленими спороношеннями, характерними для зеленої мускардини.

Біологічний контроль

Грибок Metarhizium anisopliae - один з найбільш широко вивчених і застосовуваних ентомопатогенів у біологічному боротьбі з шкідниками. Ключовим фактором для успішної колонізації господаря є проникнення гриба та подальше його розмноження.

Після того, як грибок встановлений всередині комахи, відбувається розповсюдження ниткоподібних гіф та вироблення мікотоксинів, які інактивують господаря. Загибель господаря настає також через патологічні зміни та механічний вплив на внутрішні органи та тканини.

Біологічний контроль здійснюється шляхом застосування продуктів, складених на основі концентрацій спор або конідій гриба, у комерційних продуктах. Конідії змішують з інертними матеріалами, такими як розчинники, глини, тальк, емульгатори та інші природні добавки.

Ці матеріали не повинні впливати на життєздатність гриба і повинні бути нешкідливими для навколишнього середовища та врожаю. Крім того, вони повинні представляти оптимальні фізичні умови, які полегшують змішування, нанесення продукту та мають низьку вартість.

Успіх біологічного контролю за допомогою ентомопатогенів залежить від ефективної рецептури комерційного продукту. Включаючи життєздатність мікроорганізму, матеріалу, що використовується в рецептурі, умови зберігання та спосіб застосування.

Режим дії

Інокулум від застосувань рецептур з грибом M. anisopliae служить для зараження личинок, гіф або дорослих. Забруднені господарі мігрують в інші місця врожаю, де гинуть і поширюють хворобу через спороношення гриба.

Дія вітру, дощу та роси сприяє розповсюдженню конідій до інших частин рослини. Комахи в своїй активності годівлі піддаються спайці спор.

Умови навколишнього середовища сприяють розвитку та розповсюдженню конідій, найбільш незрозумілі стадії незрілості комах. Від нових інфекцій створюються вторинні вогнища, що поширюються епізоотичні, здатні повністю контролювати чуму.

Біологічний контроль бананового довгоносика

Довгоносик (Cosmopolites sordidus Germar) - важливий шкідник вирощування мусацій (подорожника і банана) переважно в тропіках. Його розповсюдження в основному спричиняється управлінням, яке людина виконує в процесі посіву та збирання.

Банановий чорний вітвіл. Джерело: mezfer.com.mx

Личинка є збудником шкоди, заподіяної всередині кореневища. Карлик у його личинковій стадії дуже активний і ненажерливий, викликаючи перфорації, які впливають на кореневу систему рослини.

Галереї, утворені в кореневищі, полегшують зараження мікроорганізмами, які гниють судинні тканини рослини. Крім цього, рослина слабшає і схильна до перевертання через дію сильних вітрів.

Звичайний контроль заснований на використанні хімічних інсектицидів, однак його негативний вплив на навколишнє середовище призвів до пошуку нових альтернатив. В даний час використання ентомопатогенних грибів, таких як Metarhizium anisopliae, показало хороші результати в польових випробуваннях.

Відмінні результати були отримані в Бразилії та Еквадорі (смертність 85-95%), використовуючи M. anisopliae на рис як матеріал для щеплення. Стратегія полягає в тому, щоб заразити рис на шматочки стебла навколо рослини, комаха привертається і заражається збудником.

Біологічний контроль личинок

Падіння армейського хробака

Осінній армієрій (Spodoptera frugiperda) - один з найбільш згубних шкідників таких злаків, як сорго, кукурудза та корми. Для кукурудзи вона сильно шкодить, коли нападає на урожай до 30 да, висотою від 40 до 60 див.

Падіння армейського хробака. Джерело: Див. Сторінку автора через Wikimedia Commons

У зв’язку з цим хімічний контроль дозволив комах досягти більшої стійкості, знищення природних ворогів та шкоди навколишньому середовищу. Використання M. anisopliae в якості альтернативи для біологічного контролю показало хороші результати, оскільки сприйнятливість до S. frugiperda.

Найкращі результати були отримані при використанні стерилізованого рису як засобу для диспергування прищепи в культурі. Внесення заявок через 10 днів, а потім через 8 днів, коригування рецептури на 1 × 10 ¹² конідій на гектар.

Личинки білого черв'яка

Личинки жука виявляються, що харчуються органікою та корінням економічно важливих культур. Вид Hylamorpha elegans (Бурмейстер) називається зеленою куркою, в її личинковій стадії - шкідником пшениці (Triticum aestivum L.).

Личинка білого черв'яка. Джерело: invasive.org

Пошкодження, заподіяні личинками, відбуваються на рівні кореневої системи, внаслідок чого рослини слабшають, в’януть і втрачають листя. Життєвий цикл жука триває один рік, і в час найбільшої захворюваності спостерігаються повністю зруйновані ділянки обробітку.

Хімічний контроль виявився малоефективним через міграцію личинок на оброблених ґрунтах. Пов’язаний із підвищеною стійкістю, збільшенням витрат на виробництво та забрудненням навколишнього середовища.

Застосування Metarhizium anisopliae в якості антагоніста і біоконтролера досягає до 50% смертності в личинових популяціях. Незважаючи на те, що результати отримані на лабораторному рівні, очікується, що польові аналізи дадуть аналогічні результати.

Список літератури

1. Acuña Jiménez, M., García Gutiérrez, C., Rosas García, NM, Lopez Meyer, M., & Saínz Hernández, JC (2015). Препарат Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Сорокін з біологічно розкладаються полімерами та їх вірулентність проти Heliothis virescens (Fabricius). Міжнародний журнал забруднення навколишнього середовища, 31 (3), 219-226.
2. Аргедес, М., Альварес, В., Бонілья, Р. (2008). Ефективність ентомопатогенного гриба "Metharrizium anisopliae" у боротьбі з "Boophilus microplus" (Acari: ixodidae). Коста-риканська агрономія: Журнал сільськогосподарських наук, 32 (2), 137-147.
3. Карбалло, М. (2001). Варіанти управління банановим довгоносиком. Комплексне боротьба зі шкідниками (Коста-Ріка) Nº, 59.
4. Кастільо Зено Сальвадор (2005) Використання Metarhizium anisopliae для біологічного контролю колючки (Aeneolamia spp. І Prosapia spp.) У Брахіарії висіває луки в Ель-Петені, Гватемала (магістерська дисертація), отримано з: catie.ac.cr
5. Greenfield, BP, Lord, AM, Dudley, E., & Butt, TM (2014). Конідії хвороботворного гриба комахи, Metarhizium anisopliae, не дотримуються кутикули личинок комарів. Відкрита наука Королівського товариства, 1 (2), 140193.
6. González-Castillo, M., Aguilar, CN, & Rodríguez-Herrera, R. (2012). Контроль комах-шкідників у сільському господарстві з використанням ентомопатогенних грибів: проблеми та перспективи. Наукова репутація Автономного університету Коауїла, 4 (8).
7. Lezama, R., Molina, J., Lopez, M., Pescador, A., Galindo, E., Ángel, CA, & Michel, AC (2005). Вплив ентомопатогенного гриба Metarhizium anisopliae на боротьбу з осінньою армією кукурудзи в полі. Успіхи сільськогосподарських досліджень, 9 (1).
8. Rodríguez, M., France, A., & Gerding, M. (2004). Оцінка двох штамів гриба Metarhizium Anisopliae var. Anisopliae (Metsh.) Для боротьби з личинками білого хробака Hylamorpha elegans Burm. (Coleoptera: Scarabaeidae). Технічне землеробство, 64 (1), 17-24.