METARHIZIUM ANISOPLIAE: EGENSKAPER, TAXONOMI, MORFOLOGI - BIOLOGI - 2025

Metarhizium anisopliae är en mitosporisk eller anamorfisk svamp av aseksuell reproduktion, som ofta används som entomopatogen för biologisk kontroll. Det har förmågan att parasitera och eliminera ett brett utbud av skadedjur av olika växter av jordbruksvikt.

Denna svamp har speciella anpassningsegenskaper för att överleva på ett saprofytiskt sätt på organiskt material och som parasit på insekter. De flesta kommersiella växtskyddsinsekter är mottagliga för attack av denna entomopatogena svamp.

Grön muscardina orsakad av Metarhizium anisopliae. Källa: Chengshu Wang och Yuxian Xia, via Wikimedia Commons

Som en saprofytisk livsorganism är den anpassad till olika miljöer där den utvecklar mycel, conidiophores och conidia. Denna förmåga underlättar dess reproduktion på laboratorienivå genom enkla spridningstekniker som kan användas som biokontroller.

I själva verket är denna entomopatogena svamp den naturliga fienden för ett stort antal insektsarter i olika agroekosystem. Värdarna är helt täckta av ett grönt mycelium, med hänvisning till sjukdomen som kallas grön muscardina.

Livscykeln för entomopatogenen Metarhizium anisopliae utförs i två faser, en cellulär infektionsfas och en annan saprofytisk fas. Infektionen inom det parasitiserade insektet och i saprofyt utnyttjar näringsämnena i liket för att föröka sig.

Till skillnad från patogener som virus och bakterier som behöver intas av patogenen för att verka verkar Metarhizium-svampen vid kontakt. I detta fall kan sporerna spira och tränga in i det inre och infektera värdens kutikulära membran.

egenskaper

Metarhizium anisopliae är en patogen svamp med bred spektrum, som ligger i jorden och rester av parasiterade insekter. På grund av dess potential som ett ekologiskt alternativ är det den perfekta ersättningen för de jordbrukskemikalier som används i integrerad hantering av skadedjur av ekonomisk betydelse.

Infektion av M. anisopliae börjar med bindningen av svampens conidia till kutikula hos värdinsektet. Senare, genom den enzymatiska aktiviteten mellan båda strukturerna och den mekaniska verkan, sker spiring och penetrering.

Enzymer som är involverade i igenkänning, vidhäftning och patogenes av värdhårbandet finns i svampcellväggen. Dessa proteiner inkluderar fosfolipaser, proteaser, disutaser och adhesiner, som också verkar i vidhäftning, osmos och morfogenesprocesser i svampen.

Generellt sett fungerar dessa svampar långsamt när miljöförhållandena är ogynnsamma. Medeltemperaturer mellan 24 och 28 ºC och hög relativ luftfuktighet är idealiska för en effektiv utveckling och entomopatogen verkan.

Den gröna muscardinasjukdomen orsakad av M. anisopliae kännetecknas av den gröna färgningen av sporerna på den koloniserade värden. När insektet invaderats täcker myceliet ytan, där strukturerna fruktas och sporuleras, täcker värdens yta.

I detta avseende varar infektionen ungefär en vecka innan insektet slutar mata och dö. Bland de olika skadedjur som den kontrollerar är den mycket effektiv på insekter av ordningen coleoptera, lepidoptera och homoptera, särskilt larver.

Svampen M. anisopliae som biokontroller marknadsförs i sporeformuleringar blandade med inerta material för att bevara dess livskraft. Det lämpliga sättet för dess användning är genom rökningar, miljömanipulation och ympning.

Morfologi

På laboratorienivå visar kolonierna av M. anisopliae en effektiv utveckling i PDA-kulturmedier (Papa-dextrorse-agar). Den cirkulära kolonin uppvisar en vit micellar tillväxt initialt och uppvisar färgvariationer när svampen sporulerar.

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

När multiplikationsprocessen för conidia börjar uppfattas en olivgrönaktig färg på den micellära ytan. På undersidan av kapseln observeras en ljusgul missfärgning med diffusa gula pigment i mitten.

Conidiophores växer från mycelium i oregelbunden form med två till tre grenar på varje septum. Dessa conidiophores har en längd av 4 till 14 mikron och en diameter av 1,5 till 2,5 mikron.

Fialiderna är strukturer som genereras i myceliet och är den plats där conidierna lossnar. I M. anisopliae är de tunna vid spetsen, 6 till 15 mikron i längd och 2 till 5 mikron i diameter.

När det gäller conidierna är de unicellulära strukturer, cylindriska och avkortade, med långa kedjor, hyaliska till grönaktiga. Conidia är 4 till 10 mikron långa och 2 till 4 mikron i diameter.

taxonomi

Släkten Metarhizium beskrevs inledningsvis av Sorokin (1883) som infekterade Anisoplia austriaca larver och orsakade en sjukdom känd som grön muscardina. Namnet Entomophthora anisopliae föresloges initialt av Metschnikoff för svampisolat, senare kallades det Isaria destructor.

Mer detaljerade studier av släktens taksonomi, avslutade med att klassificera det som Metarhizium sorokin. För närvarande betraktas arten M. anisopliae, benämnd av Metschnikoff, som den representativa organismen för släktet Metarhizium.

Flera isolat från Metarhizium-svampen är specifika, varför de har utsetts till nya sorter. Men de klassificeras för närvarande som Metarhizium anisopliae, Metarhizium majus och Metarhizium acridum.

På samma sätt har vissa arter bytt namn, Metarhizium taii har liknande egenskaper som Metarhizium guizhouense. En kommersiell stam av M. anisopliae, M. anisopliae (43), som är en specifik fiende för coleopterans kallas nu Metarhizium brunneum.

Arten Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin (1883) är en del av släkten Metarhizium som beskrivs av Sorokin (1883). Taxonomiskt tillhör det familjen Clavicipitaceae, Hypocreales ordning, Sordariomycetes klass, Ascomycota-divisionen i Fungi-riket.

Livscykel

Metarhizium anisopliae-svampen initierar patogenes genom vidhäftningsprocessen av conidia på värdens kutikulära membran. Senare inträffar faserna av groddning, tillväxt av appressoria eller infogning, kolonisering och reproduktionsstrukturer.

Sporer eller conidia från marken eller kontaminerade insekter förblir invaderande nagelbanden hos nya värdar. Med ingrepp av mekaniska och kemiska processer utvecklas appressorium och groddröret som tränger in i insektets insida.

Generellt, under gynnsamma förhållanden, sker spiring inom 12 timmar efter ympningen. Likaså sker bildningen av appressoria och penetrationen av groddröret eller haustoria mellan 12 och 18 timmar.

Den fysiska mekanismen som möjliggör penetrering är trycket som utövas av appressoria, vilket bryter kutikulärt membran. Den kemiska mekanismen är verkan av proteas-, kinas- och lipas-enzymer som bryter ned membran på insättningsstället.

När insektet har trängt in, förgrenar sig hyphae inuti och invaderar rovet helt efter 3-4 dagar. Därefter bildas reproduktionsstrukturerna, conidiofores och conidia, som fullbordar patogenesen för värden efter 4-5 dagar.

Insektens död inträffar genom föroreningar av gifter som produceras av den entomopatogena svampen. Biokontrollern syntetiserar toxinerna dextruxin, protodextruxin och demetyldextruxin med en hög nivå av toxicitet för leddjur och nematoder.

Invasionen av värden är betingad av temperatur och relativ fuktighet i miljön. Likaså tillgången på näringsämnen på insekts kutikulära membran och förmågan att upptäcka värdar som är mottagliga för att koloniseras.

Grön muscardina

Den gröna muscardinasjukdomen orsakad av Metarhizium anisopliae ger olika symtom på infekterade larver, nymfer eller vuxna. Omogna former minskar bildningen av slem, tenderar att röra sig från attackstället eller förlamma dess rörelse.

Vuxna minskar sin rörelse och flygresa, slutar utfodring och kvinnor lägger inte ägg. Förorenade insekter tenderar att dö på platser långt från infektionsstället, vilket uppmuntrar spridningen av sjukdomen.

Sjukdomscykeln kan pågå mellan 8 och 10 dagar beroende på miljöförhållanden, främst luftfuktighet och temperatur. Efter värdens död är det helt täckt av ett vitt mycel och på varandra följande grön sporulation, kännetecknande för grön muscardina.

Biologisk kontroll

Metarhizium anisopliae-svampen är en av de mest studerade och använda entomopatogenerna i biologisk bekämpning av skadedjur. Nyckelfaktorn för en framgångsrik kolonisering av en värd är penetrationen av svampen och efterföljande multiplikation.

När svampen är etablerad inom insektet sker spridningen av filamentösa hyfer och genereringen av mykotoxiner som inaktiverar värden. Värdens död sker också av patologiska förändringar och mekaniska effekter på inre organ och vävnader.

Den biologiska kontrollen utförs genom att applicera produkter formulerade baserade på koncentrationer av sporer eller conidia av svampen i kommersiella produkter. Conidia blandas med inerta material, såsom lösningsmedel, leror, talk, emulgatorer och andra naturliga tillsatser.

Dessa material får inte påverka svampens livskraft och måste vara ofarliga för miljön och grödan. Dessutom måste de presentera optimala fysiska förhållanden som underlättar blandning, applicering av produkten och till låg kostnad.

Framgången för biologisk kontroll genom entomopatogener beror på den effektiva formuleringen av den kommersiella produkten. Inklusive mikroorganismens livskraft, materialet som används i formuleringen, lagringsförhållandena och appliceringsmetoden.

Åtgärdsläge

Inokulatet från appliceringar av formuleringar med svampen M. anisopliae tjänar till att förorena larver, hyfer eller vuxna. Förorenade värdar migrerar till andra platser i grödan där de dör och sprider sjukdomen på grund av sporulering av svampen.

Handlingen av vind, regn och dagg underlättar spridningen av conidia till andra delar av växten. Insekterna i sin aktivitet för foderning utsätts för vidhäftningen av sporer.

Miljöförhållandena gynnar utvecklingen och spridningen av conidia, de omogna stadierna av insekten är de mest mottagliga. Från nya infektioner skapas sekundära fokuser, vilket sprider epizootiken som kan kontrollera pesten helt.

Biologisk kontroll av bananviveln

Weevil (Cosmopolites sordidus Germar) är en viktig skadedjur för odlingen av musaceae (plantain och banan) främst i tropikerna. Dess spridning orsakas främst av den hantering som människan utför i så- och skördprocesserna.

Banana Black Weevil. Källa: mezfer.com.mx

Larven är kausalmedlet för skadorna orsakade inne i rhizomen Viveln i larvstadiet är mycket aktiv och glupsk, vilket orsakar perforeringar som påverkar växtens rotsystem.

Gallerierna som bildas i rhizomen underlättar kontaminering med mikroorganismer som ruttnar växtvävnadens vävnader. Utöver detta försvagas växten och tenderar att välta på grund av starka vindar.

Den vanliga kontrollen är baserad på användning av kemiska insekticider, men dess negativa effekt på miljön har lett till sökandet efter nya alternativ. För närvarande har användningen av entomopatogena svampar såsom Metarhizium anisopliae rapporterat bra resultat i fältförsök.

Utmärkta resultat har uppnåtts i Brasilien och Ecuador (dödlighet på 85-95%) med användning av M. anisopliae på ris som ympmaterial. Strategin är att placera infekterat ris på stamstycken runt växten, insektet lockas och förorenas av patogenen.

Biologisk kontroll av larver

Fall Armyworm

Fall Armyworm (Spodoptera frugiperda) är en av de mest skadliga skadedjur som spannmål som sorghum, majs och foder. I majs är det starkt skadligt när den attackerar grödan före 30 da, med höjder mellan 40 och 60 cm.

Fall Armyworm. Källa: Se sidan för författare via Wikimedia Commons

I detta avseende har kemisk kontroll gjort det möjligt för insekten att uppnå större resistens, eliminera naturliga fiender och skada på miljön. Användningen av M. anisopliae som ett alternativ för biologisk kontroll har rapporterat bra resultat, eftersom S. frugiperda är mottaglig.

De bästa resultaten har uppnåtts vid användning av steriliserat ris som ett sätt att sprida ympningen i kulturen. Gör applikationer på 10 dagar och sedan vid 8 dagar, justera formuleringen till 1 × 10 ¹² conidia per hektar.

Vita masklarver

Skalbaggarlarver hittas som livnär sig från organiskt material och rötter från ekonomiskt viktiga grödor. Arten Hylamorpha elegans (Burmeister) kallas grön kyckling, i dess larvstadium är en skadedjur av vete (Triticum aestivum L.).

White Worm Larva. Källa: invasive.org

Skadorna som orsakas av larverna inträffar på rotsystemets nivå, vilket gör att växterna försvagas, vissnar och förlorar sina blad. Skalbaggarnas livscykel varar ett år, och under tiden för störst förekomst observeras helt förstörda odlingsområden.

Kemisk kontroll har varit ineffektiv på grund av migrationen av larverna i de behandlade jordarna. Förknippat med ökad resistens, ökade produktionskostnader och miljöföroreningar.

Användningen av Metarhizium anisopliae som antagonist och biokontrollmedel har uppnått upp till 50% dödlighet i larvpopulationer. Även om resultaten har erhållits på laboratorienivå förväntas det att fältanalyser kommer att rapportera liknande resultat.

referenser

1. Acuña Jiménez, M., García Gutiérrez, C., Rosas García, NM, López Meyer, M., & Saínz Hernández, JC (2015). Beredning av Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin med biologiskt nedbrytbara polymerer och deras virulens mot Heliothis virescens (Fabricius). International Journal of Environmental Pollution, 31 (3), 219-226.
2. Arguedas, M., Álvarez, V., & Bonilla, R. (2008). Effektivitet av den entomopatogena svampen "Metharrizium anisopliae" vid kontroll av "Boophilus microplus" (Acari: ixodidae). Costa Rican Agronomy: Journal of Agricultural Sciences, 32 (2), 137-147.
3. Carballo, M. (2001). Alternativ för hantering av bananviveln. Integrerad skadedjurshantering (Costa Rica) Nº, 59.
4. Castillo Zeno Salvador (2005) Användning av Metarhizium anisopliae för biologisk kontroll av spittlebug (Aeneolamia spp. Och Prosapia spp.) I Brachiaria decumbens gräsmarker i El Petén, Guatemala (masteruppsats) Hämtad från: catie.ac.cr
5. Greenfield, BP, Lord, AM, Dudley, E., & Butt, TM (2014). Conidia hos insektspatogena svampar, Metarhizium anisopliae, klarar inte att hålla sig fast vid mygglarvskott. Royal Society open science, 1 (2), 140193.
6. González-Castillo, M., Aguilar, CN, & Rodríguez-Herrera, R. (2012). Insektsbekämpning i jordbruk med hjälp av entomopatogena svampar: utmaningar och perspektiv. Vetenskaplig rev. Från det autonoma universitetet i Coahuila, 4 (8).
7. Lezama, R., Molina, J., López, M., Pescador, A., Galindo, E., Ángel, CA, & Michel, AC (2005). Effekt av den entomopatogena svampen Metarhizium anisopliae på kontrollen av höstarmens majs i fältet. Framsteg inom jordbruksforskning, 9 (1).
8. Rodríguez, M., France, A., & Gerding, M. (2004). Utvärdering av två stammar av svampen Metarhizium Anisopliae var. Anisopliae (Metsh.) För kontroll av vita maskarver Hylamorpha elegans Burm. (Coleoptera: Scarabaeidae). Teknisk jordbruk, 64 (1), 17-24.