METARHIZIUM ANISOPLIAE: CHARAKTERISTIKA, TAXONOMIE, MORFOLOGIE - BIOLOGIE - 2025

Metarhizium anisopliae je mitosporická nebo anamorfní houba asexuální reprodukce, široce používaná jako entomopatogen pro biologickou kontrolu. Má schopnost parazitovat a eliminovat širokou škálu hmyzích škůdců různých rostlin zemědělského významu.

Tato houba má zvláštní adaptivní vlastnosti, aby přežila saprofyticky na organické hmotě a jako parazit na hmyzu. Většina komerčních hmyzích plodin je citlivá na napadení touto entomopatogenní houbou.

Zelená muscardina způsobená Metarhizium anisopliae. Zdroj: Chengshu Wang a Yuxian Xia, prostřednictvím Wikimedia Commons

Jako saprofytický životní organismus je přizpůsoben různým prostředím, ve kterých vyvíjí mycelium, konidiofory a konidie. Tato schopnost usnadňuje její reprodukci na laboratorní úrovni pomocí jednoduchých technik šíření, které lze použít jako biokontrolér.

Tato entomopatogenní houba je přirozeným nepřítelem velkého počtu druhů hmyzu v různých agroekosystémech. Hostitelé jsou zcela pokryti zeleným myceliem, odkazujícím na nemoc zvanou zelená muscardina.

Životní cyklus entomopatogenu Metarhizium anisopliae se provádí ve dvou fázích, v buněčné infekční fázi a v další saprofytické fázi. Infikující v parazitovaném hmyzu a ve saprofytech využívá živin mrtvoly k množení.

Na rozdíl od patogenů, jako jsou viry a bakterie, které je třeba patogenem pohltit, působí houba Metarhizium na kontakt. V tomto případě mohou spory klíčit a proniknout dovnitř a infikovat kožní membránu hostitele.

vlastnosti

Metarhizium anisopliae je širokospektrální patogenní houba, která se nachází v půdě a pozůstatky parazitovaného hmyzu. Díky svému potenciálu jako ekologické alternativy je ideální náhradou za agrochemikálie používané při integrálním řízení škůdců ekonomického významu.

Infekce M. anisopliae začíná připojením konidií houby k pokožce hostitelského hmyzu. Později díky enzymatické aktivitě mezi oběma strukturami a mechanickým působením dochází k klíčení a pronikání.

Enzymy, které se účastní rozpoznávání, adheze a patogeneze kutikuly hostitele, jsou umístěny ve buněčné stěně hub. Mezi tyto proteiny patří fosfolipázy, proteázy, demutázy a adheziny, které také působí v procesech adheze, osmózy a morfogeneze houby.

Obecně tyto houby působí pomalu, když jsou nepříznivé podmínky prostředí. Průměrné teploty mezi 24 a 28 ° C a vysoká relativní vlhkost jsou ideální pro efektivní vývoj a entomopatogenní působení.

Onemocnění zelené muscardiny způsobené M. anisopliae je charakterizováno zeleným zbarvením spór na kolonizovaném hostiteli. Jakmile je hmyz napaden, mycelium pokrývá povrch, kde struktury frukují a sporulují, pokrývá povrch hostitele.

V tomto ohledu infekce trvá asi týden, než hmyz přestane krmit a umírá. Mezi různými škůdci, které kontroluje, je vysoce účinný na hmyz řádu coleoptera, lepidoptera a homoptera, zejména na larvách.

Houba M. anisopliae jako biokontrolér se prodává ve formulacích spór smíchaných s inertními materiály, aby se zachovala její životaschopnost. Vhodným způsobem jeho aplikace je fumigace, manipulace s prostředím a inokulace.

Morfologie

Na laboratorní úrovni vykazují kolonie M. anisopliae účinný vývoj v kultivačním médiu PDA (Papa-dextrorse-agar). Kruhová kolonie zpočátku vykazuje bílý micelární růst a vykazuje barevné variace, když houba sporuluje.

Fialid metarhizium anisopliae. Zdroj: naro.affrc.go.jp

Když začne proces rozmnožování konidií, je na micelárním povrchu vnímáno olivově zelenavé zabarvení. Na spodní straně kapsle je pozorováno bledě žluté zabarvení s rozptýlenými žlutými pigmenty uprostřed.

Conidiophores rostou z mycelia v nepravidelném tvaru se dvěma až třemi větvemi na každém septum. Tyto konidiofory mají délku 4 až 14 mikronů a průměr 1,5 až 2,5 mikronů.

Fialidy jsou struktury, které jsou vytvářeny v myceliu a jsou místem, kde se konídie oddělují. V M. anisopliae jsou tenké na vrcholu, o délce 6 až 15 mikronů a průměru 2 až 5 mikronů.

Pokud jde o konidia, jedná se o jednobuněčné struktury, válcovité a zkrácené, s dlouhými řetězy, hyaliny až nazelenalé. Konidia mají délku 4 až 10 mikronů a průměr 2 až 4 mikrony.

Taxonomie

Rod Metarhizium byl původně popsán Sorokinem (1883) infikujícím larvy Anisoplia austriaca, způsobující onemocnění známé jako zelená muscardina. Název Entomophthora anisopliae byl původně navržen Metschnikoffem pro houbové izoláty, později se jmenoval Isaria destructor.

Podrobnější studie taxonomie rodu, uzavřené v klasifikaci to jako Metarhizium sorokin. V současné době je druh M. anisopliae, pojmenovaný Metschnikoff, považován za reprezentativní organismus rodu Metarhizium.

Několik izolátů houby Metarhizium je specifických, a proto byly označeny jako nové odrůdy. V současné době jsou však klasifikovány jako druhy Metarhizium anisopliae, Metarhizium majus a Metarhizium acridum.

Podobně byly některé druhy přejmenovány, Metarhizium taii má podobné vlastnosti jako Metarhizium guizhouense. Komerční kmen M. anisopliae, M. anisopliae (43), který je specifickým nepřítelem coleopteranů, se nyní nazývá Metarhizium brunneum.

Druh Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin (1883), je součástí rodu Metarhizium popsaného Sorokinem (1883). Taxonomicky patří do rodiny Clavicipitaceae, řádu Hypocreales, třídy Sordariomycetes, divize Ascomycota, království Fungi.

Životní cyklus

Houba Metarhizium anisopliae zahajuje patogenezi prostřednictvím procesu adheze konidií na hostitelské kožní membráně. Později dochází ke klíčivým fázím, růstu appressoria nebo strukturám inzerce, kolonizace a reprodukce.

Spóry nebo konidia z půdy nebo kontaminovaných zbytků hmyzu napadají kutikulu nových hostitelů. Při zásahu mechanických a chemických procesů se vyvíjí appresorium a zárodečná trubice, která proniká dovnitř hmyzu.

Obecně za příznivých podmínek dochází k klíčení do 12 hodin po inokulaci. Podobně k tvorbě appressoria a proniknutí zárodečnou trubicí nebo haustorií dochází mezi 12 až 18 hodinami.

Fyzický mechanismus, který umožňuje pronikání, je tlak vyvíjený appressorií, která narušuje kutikulární membránu. Chemický mechanismus je účinek enzymů proteázy, kinázy a lipázy, které štěpí membrány v místě inzerce.

Jakmile hmyz pronikl, větev hyfy uvnitř se úplně rozpadla na kořist po 3-4 dnech. Poté se vytvoří reprodukční struktury, konidiofory a konidie, které dokončí patogenezi hostitele po 4-5 dnech.

K úmrtí hmyzu dochází kontaminací toxinů produkovaných entomopatogenní houbou. Biokontrolér syntetizuje toxiny dextruxin, protodextruxin a demethyldextruxin s vysokou úrovní toxicity pro členovce a nematody.

Invaze hostitele je podmíněna teplotou a relativní vlhkostí prostředí. Podobně dostupnost živin na kožní membráně hmyzu a schopnost detekovat hostitele náchylné k kolonizaci.

Zelená muscardina

Onemocnění zelené muscardiny způsobené Metarhizium anisopliae vykazuje různé příznaky na infikovaných larvách, nymfách nebo dospělých. Nezralé formy snižují tvorbu slizů, mají tendenci se vzdálit od místa útoku nebo ochromit jeho pohyb.

Dospělí snižují svou pohybovou a letovou plochu, přestávají se krmit a samice vajíčka nekládají. Kontaminovaný hmyz má tendenci umírat na místech daleko od místa infekce, což podporuje šíření choroby.

Cyklus nemoci může trvat 8 až 10 dní v závislosti na podmínkách prostředí, zejména vlhkosti a teplotě. Po smrti hostitele je zcela pokryta bílým myceliem a následnou zelenou sporulací, charakteristickou pro zelenou muscardinu.

Biologická kontrola

Houba Metarhizium anisopliae je jedním z nejrozšířenějších a nejpoužívanějších entomopatogenů v biologické regulaci škůdců. Klíčovým faktorem pro úspěšnou kolonizaci hostitele je penetrace houby a následné množení.

Jakmile je houba usazena uvnitř hmyzu, dochází k proliferaci vláknitých hyf a ke generování mykotoxinů, které hostitele inaktivují. K smrti hostitele dochází také patologickými změnami a mechanickými účinky na vnitřní orgány a tkáně.

Biologická kontrola se provádí aplikací produktů formulovaných na základě koncentrace spór nebo konidií houby v komerčních produktech. Konidia se mísí s inertními materiály, jako jsou rozpouštědla, jíly, talek, emulgátory a další přírodní přísady.

Tyto materiály nesmí ovlivňovat životaschopnost houby a musí být neškodné pro životní prostředí a plodinu. Kromě toho musí vykazovat optimální fyzikální podmínky, které usnadňují míchání, aplikaci produktu a jsou nízké náklady.

Úspěch biologické kontroly pomocí entomopatogenů závisí na účinné formulaci komerčního produktu. Včetně životaschopnosti mikroorganismu, materiálu použitého ve formulaci, podmínek skladování a způsobu aplikace.

Akční režim

Inokulum z aplikací formulací s houbou M. anisopliae slouží ke kontaminaci larev, hýf nebo dospělých. Kontaminovaní hostitelé migrují na jiná místa v plodině, kde umírají a šíří nemoc díky sporulaci houby.

Působení větru, deště a rosy usnadňuje rozptylování konidií do dalších částí rostliny. Hmyz v jejich potravě je vystaven přilnutí spór.

Podmínky prostředí podporují vývoj a rozšíření konidií, přičemž nejcitlivější jsou nezralé stádia hmyzu. Z nových infekcí se vytvářejí sekundární ložiska, které proliferují epizootii schopnou plnou kontrolu nad morem.

Biologická kontrola banánů

Weevil (Cosmopolites sordidus Germar) je důležitým škůdcem pěstování musaceae (plantain a banán) hlavně v tropech. Jeho rozptyl je způsoben hlavně řízením, které člověk provádí v secích a sklízecích procesech.

Banán černý Weevil. Zdroj: mezfer.com.mx

Larva je příčinou poškození způsobeného uvnitř oddenku. Weevil v jeho larválním stádiu je velmi aktivní a temperamentní, což způsobuje perforace, které ovlivňují kořenový systém rostliny.

Galerie vytvořené v oddenku usnadňují kontaminaci mikroorganismy, které hnijí vaskulární tkáně rostliny. Kromě toho rostlina oslabuje a má tendenci se převrátit v důsledku působení silného větru.

Obvyklá kontrola je založena na použití chemických insekticidů, avšak její negativní vliv na životní prostředí vedl k hledání nových alternativ. V současné době vykazuje použití entomopatogenních hub, jako je Metarhizium anisopliae, dobré výsledky v polních pokusech.

Vynikajících výsledků bylo dosaženo v Brazílii a Ekvádoru (úmrtnost 85 - 95%) s použitím M. anisopliae na rýži jako očkovacího materiálu. Strategií je umístit infikovanou rýži na kousky stonku kolem rostliny, hmyz je přitahován a kontaminován patogenem.

Biologická kontrola larev

Fall Armyworm

Fall Armyworm (Spodoptera frugiperda) je jedním z nejškodlivějších škůdců obilovin, jako je čirok, kukuřice a pícniny. V kukuřici je velmi škodlivé, když napadá úrodu před 30 da, s výškami mezi 40 a 60 cm.

Fall Armyworm. Zdroj: Viz stránka autora, prostřednictvím Wikimedia Commons

V tomto ohledu chemická kontrola umožnila hmyzu dosáhnout větší odolnosti, eliminace přirozených nepřátel a poškození životního prostředí. Použití M. anisopliae jako alternativy biologické kontroly vykázalo dobré výsledky, protože S. frugiperda je citlivá.

Nejlepší výsledky byly získány při použití sterilizované rýže jako prostředku k dispergování inokula v kultuře. Aplikace po 10 dnech a poté po 8 dnech, úprava složení na 1 × 10 ¹² konidií na hektar.

Larvy bílých červů

Larvy brouka se nalézají živit se organickou hmotou a kořeny ekonomicky důležitých plodin. Druh Hylamorpha elegans (Burmeister) zvaný zelené kuře, v jeho larválním stadiu je škůdce pšenice (Triticum aestivum L.).

Larva bílá. Zdroj: invasive.org

K poškození způsobenému larvami dochází na úrovni kořenového systému, což způsobuje, že rostliny oslabují, vadnou a ztratí své listy. Životní cyklus brouka trvá jeden rok a v době největšího výskytu jsou pozorovány úplně zničené kultivační oblasti.

Chemická kontrola byla neúčinná z důvodu migrace larev v ošetřených půdách. Spojeno se zvýšenou odolností, zvýšenými výrobními náklady a kontaminací životního prostředí.

Použití Metarhizium anisopliae jako antagonistického a biokontrolního činidla dosáhlo až 50% úmrtnosti v larválních populacích. Přestože byly výsledky získány na laboratorní úrovni, očekává se, že polní analýzy budou vykazovat podobné výsledky.

Reference

1. Acuña Jiménez, M., García Gutiérrez, C., Rosas García, NM, López Meyer, M. a Saínz Hernández, JC (2015). Formulace Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin s biologicky rozložitelnými polymery a jejich virulence proti Heliothis virescens (Fabricius). International Journal of Environmental Pollution, 31 (3), 219-226.
2. Arguedas, M., Álvarez, V. a Bonilla, R. (2008). Účinnost entomopatogenní houby "Metharrizium anisopliae" při kontrole "Boophilus microplus" (Acari: ixodidae). Kostarická agronomie: Journal of Agricultural Sciences, 32 (2), 137-147.
3. Carballo, M. (2001). Možnosti správy banánů. Integrovaná ochrana proti škůdcům (Kostarika) č. 59.
4. Castillo Zeno Salvador (2005) Použití Metarhizium anisopliae pro biologickou kontrolu spittlebug (Aeneolamia spp. A Prosapia spp.) V Brachiaria decumbens pastviny v El Petén, Guatemala (diplomová práce) Citováno z: catie.ac.cr
5. Greenfield, BP, Lord, AM, Dudley, E., & Butt, TM (2014). Konidie hmyzí patogenní houby, Metarhizium anisopliae, nedokážou přilnout k larvám kutikula komára. Royal Society open science, 1 (2), 140193.
6. González-Castillo, M., Aguilar, CN, a Rodríguez-Herrera, R. (2012). Kontrola hmyzích škůdců v zemědělství pomocí entomopatogenních hub: výzvy a perspektivy. Vědecká rev. Autonomní univerzity v Coahuile, 4 (8).
7. Lezama, R., Molina, J., López, M., Pescador, A., Galindo, E., Ángel, CA, & Michel, AC (2005). Vliv entomopatogenní houby Metarhizium anisopliae na kontrolu padajícího kukuřice červeného v obilí na poli. Pokroky v zemědělském výzkumu, 9 (1).
8. Rodríguez, M., France, A. & Gerding, M. (2004). Hodnocení dvou kmenů houby Metarhizium Anisopliae var. Anisopliae (Metsh.) Pro kontrolu larev bílých červů Hylamorpha elegans Burm (Coleoptera: Scarabaeidae). Technické zemědělství, 64 (1), 17-24.