METARHIZIUM ANISOPLIAE: CHARAKTERYSTYKA, TAKSONOMIA, MORFOLOGIA - BIOLOGIA - 2026

Metarhizium anisopliae to mitosporyczny lub anamorficzny grzyb rozmnażania bezpłciowego, szeroko stosowany jako entomopatogen do zwalczania biologicznego. Posiada zdolność pasożytowania i eliminowania szerokiej gamy szkodników owadzich różnych roślin o znaczeniu rolniczym.

Grzyb ten ma specjalne właściwości adaptacyjne, aby przetrwać w sposób saprofityczny na materii organicznej i jako pasożyt na owadach. Większość owadów będących szkodnikami upraw handlowych jest podatnych na atak tego entomopatogennego grzyba.

Muscardina zielona wywołana przez Metarhizium anisopliae. Źródło: Chengshu Wang i Yuxian Xia, za pośrednictwem Wikimedia Commons

Jako organizm saprofityczny przystosowany jest do różnych środowisk, w których rozwija się grzybnia, konidiofory i konidia. Zdolność ta ułatwia jego reprodukcję na poziomie laboratoryjnym dzięki prostym technikom propagacji do wykorzystania jako biokontroler.

Rzeczywiście, ten entomopatogenny grzyb jest naturalnym wrogiem wielu gatunków owadów w różnych agroekosystemach. Żywiciele są w całości pokryte zieloną grzybnią, nawiązującą do choroby zwanej zieloną muskardiną.

Cykl życiowy entomopatogenu Metarhizium anisopliae przebiega w dwóch fazach: komórkowej fazie infekcyjnej i drugiej saprofitycznej fazie. Zakaźny w owadzie zarażonym pasożytem i w saproficie wykorzystuje składniki odżywcze zwłok do rozmnażania.

W przeciwieństwie do patogenów, takich jak wirusy i bakterie, które muszą zostać połknięte przez patogen, aby działać, grzyb Metarhizium działa w kontakcie. W tym przypadku zarodniki mogą kiełkować i przenikać do wnętrza, zakażając błonę naskórkową żywiciela.

cechy

Metarhizium anisopliae to grzyb chorobotwórczy o szerokim spektrum działania, występujący w glebie i szczątkach pasożytujących owadów. Ze względu na swój potencjał jako ekologicznej alternatywy jest idealnym substytutem agrochemikaliów wykorzystywanych do integralnego zarządzania szkodnikami o znaczeniu gospodarczym.

Zakażenie M. anisopliae rozpoczyna się od przyczepienia konidiów grzyba do naskórka owada żywiciela. Później, poprzez aktywność enzymatyczną między obiema strukturami i działanie mechaniczne, następuje kiełkowanie i penetracja.

Enzymy biorące udział w rozpoznawaniu, adhezji i patogenezie naskórka gospodarza znajdują się w ścianie komórkowej grzyba. Białka te obejmują fosfolipazy, proteazy, dysmutazy i adhezyny, które również uczestniczą w procesach adhezji, osmozy i morfogenezy grzyba.

Ogólnie rzecz biorąc, grzyby te działają wolno, gdy warunki środowiskowe są niekorzystne. Średnie temperatury od 24 do 28 ºC i wysoka wilgotność względna są idealne do skutecznego rozwoju i działania entomopatogennego.

Zielona choroba muscardina wywoływana przez M. anisopliae charakteryzuje się zielonym zabarwieniem zarodników na skolonizowanym żywicielu. Po zaatakowaniu owada grzybnia pokrywa powierzchnię, gdzie struktury owocnikują i zarodnikują, pokrywając powierzchnię żywiciela.

W związku z tym infekcja trwa około tygodnia, zanim owad przestanie karmić i umrze. Spośród różnych szkodników, które zwalcza, jest wysoce skuteczny na owady z rzędu coleoptera, lepidoptera i homoptera, zwłaszcza na larwy.

Grzyb M. anisopliae jako biokontroler jest sprzedawany w postaci zarodników zmieszanych z materiałami obojętnymi, aby zachować jego żywotność. Odpowiednim sposobem jego zastosowania jest fumigacja, manipulowanie środowiskiem i zaszczepianie.

Morfologia

Na poziomie laboratoryjnym kolonie M. anisopliae wykazują skuteczny rozwój na podłożu hodowlanym PDA (agar Papa-dextrorse). Kolonia kolista przedstawia początkowo biały micelarny wzrost, wykazujący zmiany koloru, gdy grzyb zarodnikuje.

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

Kiedy rozpoczyna się proces namnażania konidiów, na powierzchni micelarnej dostrzega się oliwkowo-zielonkawe zabarwienie. Na spodniej stronie kapsułki obserwuje się bladożółte zabarwienie z rozproszonymi żółtymi pigmentami w środku.

Konidiofory wyrastają z grzybni o nieregularnym kształcie z dwoma do trzech gałęzi na każdej przegrodzie. Te konidiofory mają długość od 4 do 14 mikronów i średnicę od 1,5 do 2,5 mikrona.

Fialidy to struktury powstające w grzybni, będącej miejscem odrywania się konidiów. U M. anisopliae są cienkie na wierzchołku, o długości od 6 do 15 mikronów i średnicy od 2 do 5 mikronów.

Jeśli chodzi o konidia, to są to struktury jednokomórkowe, cylindryczne i ścięte, z długimi łańcuchami, od szklistej do zielonkawej. Konidia mają od 4 do 10 mikronów długości i od 2 do 4 mikronów średnicy.

Taksonomia

Rodzaj Metarhizium został pierwotnie opisany przez Sorokina (1883), zarażając larwy Anisoplia austriaca, powodując chorobę znaną jako green muscardina. Nazwa Entomophthora anisopliae została początkowo zaproponowana przez Metschnikoffa dla izolatów grzybów, później nazwano ją Isaria destructor.

Bardziej szczegółowe badania taksonomii rodzaju zakończone klasyfikacją go jako Metarhizium sorokin. Obecnie gatunek M. anisopliae, nazwany przez Metschnikoffa, uważany jest za reprezentatywny organizm z rodzaju Metarhizium.

Kilka izolatów grzyba Metarhizium jest specyficznych, dlatego określono je jako nowe odmiany. Jednak obecnie są one klasyfikowane jako gatunki Metarhizium anisopliae, Metarhizium majus i Metarhizium acridum.

Podobnie, zmieniono nazwy niektórych gatunków, Metarhizium taii ma podobne cechy do Metarhizium guizhouense. Handlowy szczep M. anisopliae, M. anisopliae (43), który jest specyficznym wrogiem Coleopterans, jest obecnie nazywany Metarhizium brunneum.

Gatunek Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin (1883) należy do rodzaju Metarhizium opisanego przez Sorokina (1883). Pod względem taksonomicznym należy do rodziny Clavicipitaceae, rzędu Hypocreales, klasy Sordariomycetes, działu Ascomycota, królestwa Fungi.

Koło życia

Grzyb Metarhizium anisopliae inicjuje patogenezę poprzez proces adhezji konidiów na błonie naskórka żywiciela. Później następują fazy kiełkowania, wzrostu appressoria lub struktur insercyjnych, kolonizacyjnych i reprodukcyjnych.

Zarodniki lub konidia z gleby lub skażone szczątki owadów atakują kutykulę nowego żywiciela. Dzięki interwencji procesów mechanicznych i chemicznych rozwija się wyrostek robaczkowy i rurka zarodkowa, która przenika do wnętrza owada.

Generalnie w sprzyjających warunkach kiełkowanie następuje w ciągu 12 godzin od zaszczepienia. Podobnie, tworzenie wyrostków robaczkowych i penetracja rurki zarodkowej lub haustorii zachodzi między 12 a 18 godzinami.

Fizycznym mechanizmem umożliwiającym penetrację jest nacisk wywierany przez wyrostki robaczkowe, które przerywają błonę naskórka. Mechanizm chemiczny to działanie enzymów proteazy, kinazy i lipazy, które rozkładają błony w miejscu wprowadzenia.

Po przeniknięciu owada strzępki rozgałęziają się wewnątrz, całkowicie atakując ofiarę po 3-4 dniach. Następnie powstają struktury rozrodcze, konidiofory i konidia, które kończą patogenezę żywiciela po 4-5 dniach.

Śmierć owada następuje w wyniku skażenia toksynami wytwarzanymi przez entomopatogenny grzyb. Biokontroler syntetyzuje toksyny dekstruksynę, protodekstruksynę i demetylodekstruksynę o wysokim poziomie toksyczności dla stawonogów i nicieni.

Inwazja żywiciela uwarunkowana jest temperaturą i wilgotnością względną otoczenia. Podobnie, dostępność składników odżywczych na błonie śluzowej owada i zdolność wykrywania żywicieli podatnych na kolonizację.

Muscardina zielona

Choroba zielonej muscardina wywoływana przez Metarhizium anisopliae objawia się różnymi objawami u zarażonych larw, nimf lub postaci dorosłych. Niedojrzałe formy zmniejszają tworzenie się śluzu, mają tendencję do oddalania się od miejsca ataku lub paraliżują jego ruch.

Dorosłe osobniki ograniczają obszar ruchu i lotu, przestają karmić, a samice nie składają jaj. Zanieczyszczone owady mają tendencję do umierania w miejscach oddalonych od miejsca zakażenia, co sprzyja rozprzestrzenianiu się choroby.

Cykl chorobowy może trwać od 8 do 10 dni w zależności od warunków środowiskowych, głównie wilgotności i temperatury. Po śmierci żywiciela jest całkowicie pokryta białą grzybnią i kolejną zieloną sporulacją, charakterystyczną dla zielonej muskardy.

Kontrola biologiczna

Grzyb Metarhizium anisopliae jest jednym z najczęściej badanych i stosowanych entomopatogenów w biologicznym zwalczaniu szkodników. Kluczowym czynnikiem udanej kolonizacji żywiciela jest penetracja grzyba i późniejsze namnażanie.

Gdy grzyb osiedli się w owadzie, następuje namnażanie strzępek nitkowatych i wytwarzanie mykotoksyn, które inaktywują żywiciela. Śmierć żywiciela następuje również w wyniku zmian patologicznych i mechanicznych oddziaływań na narządy wewnętrzne i tkanki.

Zwalczanie biologiczne polega na stosowaniu preparatów opracowanych na podstawie stężeń zarodników lub konidiów grzyba w produktach handlowych. Konidia miesza się z materiałami obojętnymi, takimi jak rozpuszczalniki, glinki, talk, emulgatory i inne naturalne dodatki.

Materiały te nie mogą wpływać na żywotność grzyba i muszą być nieszkodliwe dla środowiska i upraw. Ponadto muszą one stanowić optymalne warunki fizyczne, które ułatwiają mieszanie, nakładanie produktu i są tanie.

Powodzenie kontroli biologicznej przez entomopatogeny zależy od skutecznej formulacji produktu handlowego. W tym żywotność mikroorganizmu, materiał użyty w recepturze, warunki przechowywania i metoda aplikacji.

Tryb akcji

Inokulum z zastosowań preparatów z grzybem M. anisopliae służy do zakażenia larw, strzępek lub postaci dorosłych. Zanieczyszczeni żywiciele migrują w inne miejsca w uprawie, gdzie giną i rozprzestrzeniają chorobę z powodu zarodnikowania grzyba.

Działanie wiatru, deszczu i rosy ułatwia rozprzestrzenianie się konidiów w innych częściach rośliny. Owady w swojej działalności żerującej narażone są na przyleganie zarodników.

Warunki środowiskowe sprzyjają rozwojowi i rozprzestrzenianiu się konidiów, przy czym niedojrzałe stadia owadów są najbardziej podatne. Z nowych infekcji tworzone są ogniska wtórne, rozprzestrzeniające epizootię zdolną do pełnego opanowania dżumy.

Biologiczne zwalczanie szeliniaka bananowego

Wołkowiec czarny (Cosmopolites sordidus Germar) jest ważnym szkodnikiem w uprawie musaceae (babki lancetowatej i banana), głównie w tropikach. Jego dyspersja jest spowodowana głównie zarządzaniem, jakie wykonuje człowiek w procesach siewu i zbioru.

Bananowy czarny wołek. Źródło: mezfer.com.mx

Larwa jest przyczyną szkód wyrządzonych wewnątrz kłącza. Wołkowiec w stadium larwalnym jest bardzo aktywny i żarłoczny, powodując perforacje, które wpływają na system korzeniowy rośliny.

Galerie powstałe w kłączu ułatwiają zakażenie mikroorganizmami gnijącymi tkanki naczyniowe rośliny. Oprócz tego roślina słabnie i ma tendencję do przewracania się z powodu działania silnych wiatrów.

Zwykłe zwalczanie opiera się na stosowaniu chemicznych środków owadobójczych, jednak jego negatywny wpływ na środowisko doprowadził do poszukiwania nowych alternatyw. Obecnie stosowanie entomopatogennych grzybów, takich jak Metarhizium anisopliae, daje dobre wyniki w badaniach terenowych.

Doskonałe wyniki uzyskano w Brazylii i Ekwadorze (śmiertelność 85-95%) przy użyciu M. anisopliae na ryżu jako materiału inokulacyjnego. Strategia polega na umieszczeniu zainfekowanego ryżu na kawałkach łodygi wokół rośliny, owad zostaje zwabiony i zakażony patogenem.

Biologiczna kontrola larw

Fall Armyworm

Spodoptera frugiperda jest jednym z najbardziej szkodliwych szkodników zbóż, takich jak sorgo, kukurydza i pasze. W przypadku kukurydzy jest bardzo szkodliwy, gdy atakuje uprawy przed 30 da, przy wysokości od 40 do 60 cm.

Fall Armyworm. Źródło: Zobacz stronę autora, za pośrednictwem Wikimedia Commons

Pod tym względem kontrola chemiczna pozwoliła owadowi osiągnąć większą odporność, wyeliminować naturalnych wrogów i wyrządzić szkody środowisku. Zastosowanie M. anisopliae jako alternatywy dla kontroli biologicznej przyniosło dobre wyniki, ponieważ S. frugiperda jest wrażliwa.

Najlepsze wyniki uzyskano stosując sterylizowany ryż jako sposób zdyspergowania inokulum w kulturze. Dokonywanie aplikacji po 10 dniach, a następnie po 8 dniach, dostosowując recepturę do 1 × 10 ¹² konidiów na hektar.

Larwy białego robaka

Larwy chrząszczy żywi się materią organiczną i korzeniami roślin uprawnych o znaczeniu ekonomicznym. Gatunek Hylamorpha elegans (Burmeister) zwany zielonym kurczakiem, w stadium larwalnym jest szkodnikiem pszenicy (Triticum aestivum L.).

Larwa białego robaka. Źródło: invasive.org

Uszkodzenia powodowane przez larwy występują na poziomie systemu korzeniowego, powodując osłabienie, więdnięcie i utratę liści przez rośliny. Cykl życiowy chrząszcza trwa jeden rok, aw okresie największego występowania obserwuje się całkowicie zniszczone obszary upraw.

Zwalczanie chemiczne było nieskuteczne z powodu migracji larw w traktowanych glebach. Związane ze zwiększoną odpornością, zwiększonymi kosztami produkcji i zanieczyszczeniem środowiska.

Zastosowanie Metarhizium anisopliae jako antagonisty i środka biokontrolera doprowadziło do śmiertelności do 50% w populacjach larw. Mimo że wyniki uzyskano na poziomie laboratoryjnym, oczekuje się, że analizy terenowe dadzą podobne wyniki.

Bibliografia

1. Acuña Jiménez, M., García Gutiérrez, C., Rosas García, NM, López Meyer, M. i Saínz Hernández, JC (2015). Formulacja Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin z biodegradowalnymi polimerami i ich wirulencją przeciwko Heliothis virescens (Fabricius). International Journal of Environmental Pollution, 31 (3), 219–226.
2. Arguedas, M., Álvarez, V., & Bonilla, R. (2008). Skuteczność entomopatogennego grzyba "Metharrizium anisopliae" w zwalczaniu "Boophilus microplus" (Acari: ixodidae). Costa Rican Agronomy: Journal of Agricultural Sciences, 32 (2), 137-147.
3. Carballo, M. (2001). Opcje zarządzania wołkiem bananowym. Zintegrowana ochrona przed szkodnikami (Kostaryka) Nº, 59.
4. Castillo Zeno Salvador (2005) Wykorzystanie Metarhizium anisopliae do biologicznego zwalczania spittlebug (Aeneolamia spp. And Prosapia spp.) W Brachiaria decumbens grasslands in El Petén, Guatemala (Master's Thesis) Źródło: catie.ac.cr
5. Greenfield, BP, Lord, AM, Dudley, E. i Butt, TM (2014). Konidia grzyba patogennego owadów, Metarhizium anisopliae, nie przylegają do naskórka larw komara. Royal Society open science, 1 (2), 140193.
6. González-Castillo, M., Aguilar, CN i Rodríguez-Herrera, R. (2012). Zwalczanie szkodników i owadów w rolnictwie za pomocą grzybów entomopatogennych: wyzwania i perspektywy. Rev. naukowy Autonomous University of Coahuila, 4 (8).
7. Lezama, R., Molina, J., López, M., Pescador, A., Galindo, E., Ángel, CA, & Michel, AC (2005). Wpływ entomopatogennego grzyba Metarhizium anisopliae na zwalczanie jesiennego robaka kukurydzy na polu. Postępy w badaniach rolnictwa, 9 (1).
8. Rodríguez, M., France, A. i Gerding, M. (2004). Ocena dwóch szczepów grzyba Metarhizium Anisopliae var. Anisopliae (Metsh.) Do zwalczania larw białego robaka Hylamorpha elegans Burm. (Coleoptera: Scarabaeidae). Rolnictwo techniczne, 64 (1), 17–24.