METARHIZIUM ANISOPLIAE: ХАРАКТЕРИСТИКА, СИСТЕМАТИКА, МОРФОЛОГИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

Metarhizium anisopliae - митоспорический или анаморфный гриб бесполого размножения, широко используемый в качестве энтомопатогена для биологической борьбы. Он обладает способностью паразитировать и уничтожать широкий спектр насекомых-вредителей различных растений, имеющих сельскохозяйственное значение.

Этот гриб обладает особыми адаптивными характеристиками, чтобы выжить сапрофитно на органических веществах и паразитировать на насекомых. Большинство насекомых-вредителей товарных сельскохозяйственных культур подвержены атаке этого энтомопатогенного гриба.

Зеленая мускардина, вызванная Metarhizium anisopliae. Источник: Чэншу Ван и Юйсянь Ся, через Wikimedia Commons.

Как сапрофитный жизненный организм он адаптирован к различным средам, где развивает мицелий, конидиеносцы и конидии. Эта способность облегчает его воспроизводство на лабораторном уровне с помощью простых методов распространения, которые могут использоваться в качестве биоконтроллера.

Действительно, этот энтомопатогенный гриб является естественным врагом большого количества видов насекомых в различных агроэкосистемах. Хозяева полностью покрыты зеленым мицелием, относящимся к болезни, называемой зеленой мускардиной.

Жизненный цикл энтомопатогена Metarhizium anisopliae проходит в две фазы: фазу клеточного инфицирования и фазу сапрофита. Инфекция внутри паразитированного насекомого и в сапрофите использует питательные вещества трупа для размножения.

В отличие от патогенов, таких как вирусы и бактерии, которые должны быть поглощены патогеном, чтобы действовать, гриб Metarhizium действует при контакте. В этом случае споры могут прорасти и проникнуть внутрь, инфицировав кутикулярную мембрану хозяина.

характеристики

Metarhizium anisopliae - патогенный гриб широкого спектра действия, расположенный в почве и останках паразитирующих насекомых. Благодаря своему потенциалу в качестве экологической альтернативы, он является идеальной заменой агрохимикатов, используемых в комплексной борьбе с вредителями, имеющими экономическое значение.

Заражение M. anisopliae начинается с прикрепления конидий гриба к кутикуле насекомого-хозяина. Позже, благодаря ферментативной активности между обеими структурами и механическому воздействию, происходит прорастание и проникновение.

Ферменты, которые участвуют в распознавании, адгезии и патогенезе кутикулы хозяина, расположены в стенке грибковой клетки. Эти белки включают фосфолипазы, протеазы, дисмутазы и адгезины, которые также участвуют в процессах адгезии, осмоса и морфогенеза гриба.

Как правило, эти грибы действуют медленно при неблагоприятных условиях окружающей среды. Средняя температура от 24 до 28 ºC и высокая относительная влажность идеальны для эффективного развития и энтомопатогенного действия.

Болезнь зеленой мускарды, вызываемая M. anisopliae, характеризуется зеленой окраской спор на колонизированном хозяине. Когда насекомое вторгается, мицелий покрывает поверхность, где структуры плодоносят и образуют споры, покрывая поверхность хозяина.

В связи с этим заражение продолжается около недели, чтобы насекомое перестало питаться и погибло. Среди различных вредителей, которые он контролирует, он очень эффективен против насекомых отряда жесткокрылых, чешуекрылых и равнокрылых, особенно личинок.

Гриб M. anisopliae в качестве биоконтроллера продается в виде спор, смешанных с инертными материалами для сохранения его жизнеспособности. Подходящий способ его применения - фумигация, обработка окружающей среды и инокуляция.

Морфология

На лабораторном уровне колонии M. anisopliae демонстрируют эффективное развитие в питательной среде PDA (Papa-dextrorse-agar). Круглая колония изначально представляет собой белый мицеллярный рост, который проявляет изменения цвета при споруляции гриба.

Фиалид Metarhizium anisopliae. Источник: naro.affrc.go.jp

Когда начинается процесс размножения конидий, на мицеллярной поверхности ощущается оливково-зеленоватая окраска. На нижней стороне капсулы наблюдается бледно-желтое изменение цвета с размытыми желтыми пигментами посередине.

Конидиеносцы вырастают из мицелия неправильной формы с двумя-тремя ветвями на каждой перегородке. Эти конидиеносцы имеют длину от 4 до 14 микрон и диаметр от 1,5 до 2,5 микрон.

Фиалиды - это структуры, которые образуются в мицелии, являющемся местом отделения конидий. У M. anisopliae они тонкие на вершине, от 6 до 15 микрон в длину и от 2 до 5 микрон в диаметре.

Что касается конидий, то это одноклеточные структуры, цилиндрические и усеченные, с длинными цепочками, от прозрачных до зеленоватых. Конидии имеют длину от 4 до 10 микрон и диаметр от 2 до 4 микрон.

таксономия

Род Metarhizium был первоначально описан Сорокиным (1883) при заражении личинок Anisoplia austriaca, вызывая болезнь, известную как зеленая muscardina. Название Entomophthora anisopliae было первоначально предложено Метчниковым для грибковых изолятов, позже оно было названо Isaria destructor.

Более детальные исследования систематики этого рода привели к отнесению его к Metarhizium sorokin. В настоящее время вид M. anisopliae, названный Metschnikoff, считается репрезентативным организмом рода Metarhizium.

Некоторые изоляты гриба Metarhizium являются специфическими, поэтому они были обозначены как новые разновидности. Однако в настоящее время они классифицируются как виды Metarhizium anisopliae, Metarhizium majus и Metarhizium acridum.

Аналогичным образом, некоторые виды были переименованы: Metarhizium taii имеет сходные характеристики с Metarhizium guizhouense. Коммерческий штамм M. anisopliae, M. anisopliae (43), который является специфическим врагом жесткокрылых, теперь называется Metarhizium brunneum.

Вид Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin (1883) относится к роду Metarhizium, описанному Сорокиным (1883). Таксономически он принадлежит к семейству Clavicipitaceae, отряду Hypocreales, классу Sordariomycetes, отделу Ascomycota царства грибов.

Жизненный цикл

Гриб Metarhizium anisopliae инициирует патогенез через процесс адгезии конидий на кутикулярной мембране хозяина. Позже наступают фазы прорастания, роста аппрессорий или встраивания, колонизации и воспроизводства структур.

Споры или конидии из почвы или зараженные остатки насекомых вторгаются в кутикулу новых хозяев. При вмешательстве механических и химических процессов развивается аппрессорий и зародышевая трубка, проникающая внутрь насекомого.

Обычно при благоприятных условиях прорастание происходит в течение 12 часов после инокуляции. Точно так же образование аппрессорий и проникновение в зародышевую трубку или гаусторию происходит между 12 и 18 часами.

Физический механизм, позволяющий проникнуть внутрь, - это давление, оказываемое аппрессориями, которые разрушают кутикулярную мембрану. Химический механизм - это действие ферментов протеазы, киназы и липазы, которые разрушают мембраны в месте введения.

Как только насекомое проникло внутрь, гифы разветвляются внутрь, полностью вторгаясь в жертву через 3-4 дня. Затем образуются репродуктивные структуры, конидиеносцы и конидии, что завершает патогенез хозяина через 4-5 дней.

Гибель насекомого происходит из-за заражения токсинами, вырабатываемыми энтомопатогенным грибком. Биоконтроллер синтезирует токсины декструксин, протодекструксин и деметилдекструксин с высоким уровнем токсичности для членистоногих и нематод.

Нашествие хозяина зависит от температуры и относительной влажности окружающей среды. Точно так же наличие питательных веществ на кутикулярной мембране насекомого и способность обнаруживать хозяев, восприимчивых к колонизации.

Зеленая мускардина

Болезнь зеленой мускарды, вызываемая Metarhizium anisopliae, проявляется различными симптомами у инфицированных личинок, нимф или взрослых особей. Незрелые формы уменьшают образование слизи, имеют тенденцию отходить от места поражения или парализуют его движение.

Взрослые особи уменьшают зону движения и полета, перестают питаться, самки не откладывают яйца. Зараженные насекомые, как правило, умирают в местах, удаленных от очага инфекции, что способствует распространению болезни.

Цикл болезни может длиться от 8 до 10 дней в зависимости от условий окружающей среды, в основном от влажности и температуры. После смерти хозяина он полностью покрывается белым мицелием и последующими зелеными спороношениями, характерными для зеленой мускардины.

Биологический контроль

Гриб Metarhizium anisopliae - один из наиболее широко изученных и используемых энтомопатогенов в биологической борьбе с вредителями. Ключевым фактором успешной колонизации хозяина является проникновение гриба и последующее размножение.

Как только грибок приживается внутри насекомого, происходит разрастание нитчатых гиф и образование микотоксинов, которые инактивируют хозяина. Гибель хозяина также наступает при патологических изменениях и механическом воздействии на внутренние органы и ткани.

Биологический контроль осуществляется путем применения продуктов, составленных на основе концентраций спор или конидий грибка в коммерческих продуктах. Конидии смешиваются с инертными материалами, такими как растворители, глины, тальк, эмульгаторы и другие природные добавки.

Эти материалы не должны влиять на жизнеспособность грибка и должны быть безвредными для окружающей среды и урожая. Кроме того, они должны иметь оптимальные физические условия, которые облегчают смешивание, нанесение продукта и не требуют больших затрат.

Успех биологического контроля с помощью энтомопатогенов зависит от эффективной рецептуры коммерческого продукта. Включая жизнеспособность микроорганизма, материал, используемый в рецептуре, условия хранения и способ применения.

Режим действия

Инокулят от применения препаратов с грибком M. anisopliae служит для заражения личинок, гиф или взрослых особей. Зараженные хозяева мигрируют в другие места посевов, где они умирают и распространяют болезнь из-за споруляции грибка.

Воздействие ветра, дождя и росы способствует распространению конидий на другие части растения. Насекомые во время кормодобывания подвержены адгезии спор.

Условия окружающей среды способствуют развитию и распространению конидий, причем незрелые стадии насекомого являются наиболее восприимчивыми. Из новых инфекций образуются вторичные очаги, распространяющие эпизоотию, способную полностью контролировать чуму.

Биологическая борьба с банановым долгоносиком

Долгоносик (Cosmopolites sordidus Germar) является важным вредителем культивирования Musaceae (подорожника и банана), главным образом в тропиках. Его рассеивание в основном вызвано управлением, которое человек выполняет в процессах посева и сбора урожая.

Банановый черный долгоносик. Источник: mezfer.com.mx

Личинка является возбудителем повреждений, нанесенных корневищу. Долгоносик на личиночной стадии очень активен и прожорлив, вызывая перфорацию, поражающую корневую систему растения.

Образовавшиеся в корневище галереи способствуют заражению микроорганизмами, которые разлагают сосудистые ткани растения. Кроме того, растение слабеет и имеет свойство опрокидываться под действием сильных ветров.

Обычный контроль основан на использовании химических инсектицидов, однако их негативное воздействие на окружающую среду привело к поиску новых альтернатив. В настоящее время использование энтомопатогенных грибов, таких как Metarhizium anisopliae, показало хорошие результаты в полевых испытаниях.

Отличные результаты были получены в Бразилии и Эквадоре (смертность 85-95%) при использовании M. anisopliae на рисе в качестве инокуляционного материала. Стратегия заключается в том, чтобы поместить зараженный рис на стебли вокруг растения, насекомое привлечено и заражается патогеном.

Биологический контроль личинок

Осенний совок

Осенний совок (Spodoptera frugiperda) - один из наиболее разрушительных вредителей злаков, таких как сорго, кукуруза и кормов. У кукурузы он сильно повреждает, когда поражает урожай до 30 дa высотой от 40 до 60 см.

Осенний совок. Источник: См. Страницу с описанием автора на Wikimedia Commons.

В связи с этим химический контроль позволил насекомому добиться большей устойчивости, устранения естественных врагов и ущерба окружающей среде. Использование M. anisopliae в качестве альтернативы для биологической борьбы дало хорошие результаты, поскольку S. frugiperda чувствительна.

Наилучшие результаты были получены при использовании стерилизованного риса в качестве средства диспергирования посевного материала в культуре. Внесение аппликаций через 10 дней, а затем через 8 дней, корректировка состава до 1 × 10 ¹² конидий на гектар.

Личинки белого червя

Обнаружены личинки жуков, питающиеся органическими веществами и корнями экономически важных культур. Вид Hylamorpha elegans (Burmeister), называемый зеленой курицей, в личиночной стадии является вредителем пшеницы (Triticum aestivum L.).

Личинка белого червя. Источник: invasive.org

Ущерб, наносимый личинками, происходит на уровне корневой системы, в результате чего растения ослабевают, увядают и теряют листья. Жизненный цикл жука длится один год, и в период наибольшей заболеваемости наблюдаются полностью уничтоженные посевные площади.

Химический контроль оказался неэффективным из-за миграции личинок в обработанные почвы. Связано с повышенной устойчивостью, повышенными производственными затратами и загрязнением окружающей среды.

Использование Metarhizium anisopliae в качестве антагониста и биоконтроллера позволило достичь 50% смертности в популяциях личинок. Несмотря на то, что результаты были получены на лабораторном уровне, ожидается, что полевые анализы дадут аналогичные результаты.

Ссылки

1. Акуна Хименес, М., Гарсиа Гутьеррес, К., Росас Гарсия, Нью-Мексико, Лопес Мейер, М., и Саинс Эрнандес, Дж. К. (2015). Состав Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin с биоразлагаемыми полимерами и их вирулентностью против Heliothis virescens (Fabricius). Международный журнал загрязнения окружающей среды, 31 (3), 219-226.
2. Аргуедас, М., Альварес, В., и Бонилья, Р. (2008). Эффективность энтомопатогенного гриба "Metharrizium anisopliae" в борьбе с "Boophilus microplus" (Acari: ixodidae). Коста-риканская агрономия: журнал сельскохозяйственных наук, 32 (2), 137-147.
3. Карбалло, М. (2001). Варианты борьбы с банановым долгоносиком. Комплексная борьба с вредителями (Коста-Рика) № 59.
4. Кастильо Зено Сальвадор (2005) Использование Metarhizium anisopliae для биологической борьбы с плевком (Aeneolamia spp. И Prosapia spp.) На лугах Brachiaria decumbens в Эль-Петене, Гватемала (магистерская диссертация) Получено с: catie.ac.cr
5. Гринфилд, Б.П., Лорд, А.М., Дадли, Э., и Батт, Т.М. (2014). Конидии грибка, патогенного насекомыми, Metarhizium anisopliae, не прикрепляются к кутикуле личинок комаров. Королевское общество открытой науки, 1 (2), 140193.
6. Гонсалес-Кастильо, М., Агилар, К.Н., и Родригес-Эррера, Р. (2012). Борьба с насекомыми-вредителями в сельском хозяйстве с помощью энтомопатогенных грибов: проблемы и перспективы. Научный преподобный из Автономного университета Коауила, 4 (8).
7. Лезама, Р., Молина, Дж., Лопес, М., Пескадор, А., Галиндо, Э., Анхель, Калифорния, и Мишель, AC (2005). Влияние энтомопатогенного гриба Metarhizium anisopliae на борьбу с осенним совком в полевых условиях Достижения в сельскохозяйственных исследованиях, 9 (1).
8. Родригес, М., Франция, А., и Гердинг, М. (2004). Оценка двух штаммов гриба Metarhizium Anisopliae var. Anisopliae (Metsh.) Для борьбы с личинками белого червя Hylamorpha elegans Burm. (Coleoptera: Scarabaeidae). Техническое сельское хозяйство, 64 (1), 17-24.