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

Metarhizium anisopliae este o ciupercă mitosporică sau anamorfică de reproducere asexuală, utilizată pe scară largă ca entomopatogen pentru controlul biologic. Are capacitatea de a parazita și de a elimina o gamă largă de insecte dăunătoare de diferite plante de importanță agricolă.

Această ciupercă are caracteristici adaptative speciale pentru a supraviețui în mod saprofit asupra materiei organice și ca parazit asupra insectelor. Majoritatea insectelor dăunătoare din culturi comerciale sunt susceptibile de atac la această ciupercă entomopatogenă.

Muscardina verde cauzată de Metarhizium anisopliae. Sursa: Chengshu Wang și Yuxian Xia, prin Wikimedia Commons

Ca organism de viață saprofit, este adaptat diferitelor medii în care se dezvoltă miceliu, conidiofori și conidii. Această abilitate facilitează reproducerea sa la nivel de laborator prin tehnici simple de propagare pentru a fi utilizate ca biocontroler.

Într-adevăr, această ciupercă entomopatogenă este inamicul natural al unui număr mare de specii de insecte din diferite agroecosisteme. Gazdele sunt acoperite în întregime de un miceliu verde, referindu-se la boala numită muscardină verde.

Ciclul de viață al entomopatogenului Metarhizium anisopliae se desfășoară în două faze, o fază infecțioasă celulară și o altă fază saprofită. Infecțioasa din insecta parazită și din saprofit profită de substanțele nutritive ale cadavrului pentru a se multiplica.

Spre deosebire de agenți patogeni, cum ar fi virusii și bacteriile care trebuie să fie ingerate de agentul patogen pentru a acționa, ciuperca Metarhizium acționează asupra contactului. În acest caz, sporii pot germina și intra în interior, infectând membrana cuticulară a gazdei.

caracteristici

Metarhizium anisopliae este o ciupercă patogenă cu spectru larg, situată în sol și rămâne insecte parazite. Datorită potențialului său de alternativă ecologică, este înlocuitorul ideal pentru produsele agrochimice utilizate în gestionarea integrală a dăunătorilor de importanță economică.

Infecția cu M. anisopliae începe cu atașarea conidiei ciupercii la cuticulul insectei gazdă. Ulterior, prin activitatea enzimatică dintre ambele structuri și acțiunea mecanică, are loc germinarea și penetrarea.

Enzimele care sunt implicate în recunoașterea, adeziunea și patogeneza cuticulei gazdă sunt localizate în peretele celular fungic. Aceste proteine ​​includ fosfolipazele, proteazele, dismutazele și adezinele, care acționează și în procesele de adeziune, osmoză și morfogeneză ale ciupercii.

În general, acești ciuperci acționează lent atunci când condițiile de mediu sunt nefavorabile. Temperaturile medii cuprinse între 24 și 28 ºC și umiditatea relativă ridicată sunt ideale pentru o dezvoltare eficientă și acțiune entomopatogenă.

Boala muscardinei verzi cauzată de M. anisopliae se caracterizează prin colorarea verde a sporilor din gazda colonizată. Odată ce insecta este invadată, miceliul acoperă suprafața, unde structurile fructifică și sporulează, acoperind suprafața gazdei.

În acest sens, infecția durează aproximativ o săptămână pentru ca insecta să nu mai hrănească și să moară. Printre diferiții dăunători pe care îi controlează, este extrem de eficient la insectele de ordinul Coleoptera, Lepidoptera și Homoptera, în special larvele.

Ciuperca M. anisopliae ca biocontroler este comercializată în formulări de spori amestecate cu materiale inerte pentru a-și păstra viabilitatea. Modalitatea potrivită pentru aplicarea sa este prin fumigări, manipularea mediului și inoculare.

Morfologie

La nivel de laborator, coloniile de M. anisopliae arată o dezvoltare eficientă în mediile de cultură PDA (Papa-dextrorse-agar). Colonia circulară prezintă o creștere micelară albă inițial, care prezintă variații de culoare atunci când ciuperca se sporulează.

Phialide de metarhizium anisopliae. Sursa: naro.affrc.go.jp

Când începe procesul de înmulțire a conidiei, pe suprafața micelară este percepută o colorație verzuie. Pe partea inferioară a capsulei se observă o decolorare galbenă pal cu pigmenți galbeni difuzi la mijloc.

Conidioforii cresc din miceliu într-o formă neregulată, cu două până la trei ramuri pe fiecare sept. Acești conidiofori au o lungime de 4 până la 14 microni și un diametru de 1,5 până la 2,5 microni.

Fialidele sunt structuri care sunt generate în miceliu, fiind locul în care se desprind conidii. În M. anisopliae sunt subțiri la vârf, cu lungimea de 6 până la 15 microni și cu diametrul de la 2 la 5 microni.

În ceea ce privește conidii, acestea sunt structuri unicelulare, de formă cilindrică și trunchiate, cu lanțuri lungi, hialine până la verzui. Conidia are lungimea de 4-10 microni și diametrul de 2 până la 4 microni.

Taxonomie

Genul Metarhizium a fost descris inițial de Sorokin (1883) care infectează larvele Anisoplia austriaca, provocând o boală cunoscută sub numele de muscardina verde. Numele Entomophthora anisopliae a fost inițial propus de Metschnikoff pentru izolate fungice, ulterior a fost numit Isaria destructor.

Studii mai detaliate asupra taxonomiei genului, încheiate în clasificarea lui ca metarhizium sorokin. În prezent, specia M. anisopliae, numită de Metschnikoff, este considerată organismul reprezentativ al genului Metarhizium.

Câteva izolate ale ciupercii Metarhizium sunt specifice, motiv pentru care au fost desemnate ca soiuri noi. Cu toate acestea, în prezent sunt clasificate ca specii Metarhizium anisopliae, Metarhizium majus și Metarhizium acridum.

De asemenea, unele specii au fost redenumite, Metarhizium taii are caracteristici similare cu Metarhizium guizhouense. O tulpină comercială de M. anisopliae, M. anisopliae (43) care este un inamic specific al coleopteranilor este numită acum Metarhizium brunneum.

Specia Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin (1883), face parte din genul Metarhizium descris de Sorokin (1883). Din punct de vedere taxonomic, aparține familiei Clavicipitaceae, ordinul Hipocreales, clasa Sordariomycetes, diviziunea Ascomycota, a regatului Fungi.

Ciclu de viață

Ciuperca Metarhizium anisopliae inițiază patogeneza prin procesul de adeziune a conidiei pe membrana cuticulară gazdă. Mai târziu apar fazele de germinare, creștere a apresoriei sau de inserție, colonizare și structuri de reproducere.

Sporii sau conidii din sol sau resturile de insecte contaminate invadează cuticulele noilor gazde. Odată cu intervenția proceselor mecanice și chimice, se dezvoltă appressorium și tubul germinativ care pătrunde în interiorul insectei.

În general, în condiții favorabile, germinarea apare la 12 ore de la inoculare. La fel, formarea de apresie și pătrunderea tubului germinativ sau a haustoria are loc între 12 până la 18 ore.

Mecanismul fizic care permite pătrunderea este presiunea exercitată de aparat, care rupe membrana cuticulară. Mecanismul chimic este acțiunea enzimelor protează, kinază și lipază care descompun membranele la locul inserției.

Odată ce insecta a pătruns, crengile de hyphae din interior, invadând complet prada după 3-4 zile. Apoi se formează structurile de reproducere, conidioforii și conidii, care completează patogeneza gazdei după 4-5 zile.

Moartea insectei are loc prin contaminarea toxinelor produse de ciuperca entomopatogenă. Biocontrolerul sintetizează toxine dextruxina, protodextruxina și demetildextruxina cu un nivel ridicat de toxicitate pentru artropode și nematode.

Invazia gazdei este condiționată de temperatura și umiditatea relativă a mediului. De asemenea, disponibilitatea de nutrienți pe membrana cuticulară a insectei și capacitatea de a detecta gazde susceptibile de a fi colonizate.

Muscardina verde

Boala muscardinei verzi cauzată de Metarhizium anisopliae prezintă diverse simptome pe larvele infectate, pe nimfe sau la adulți. Formele imature reduc formarea mucilagiilor, tind să se îndepărteze de locul atacului sau să-i paralizeze mișcarea.

Adulții își micșorează zona de mișcare și zbor, încetează hrănirea, iar femelele nu depun ouă. Insectele contaminate tind să moară în locuri departe de locul infecției, ceea ce încurajează răspândirea bolii.

Ciclul bolii poate dura între 8 și 10 zile, în funcție de condițiile de mediu, în principal umiditatea și temperatura. După moartea gazdei, acesta este acoperit complet de un miceliu alb și sporulare verde succesivă, caracteristică muscardinei verzi.

Controlul biologic

Ciuperca Metarhizium anisopliae este una dintre cele mai studiate și utilizate entomopatogene în controlul biologic al dăunătorilor. Factorul cheie pentru colonizarea cu succes a unei gazde este penetrarea ciupercii și înmulțirea ulterioară.

Odată ce ciuperca a fost stabilită în interiorul insectei, apare proliferarea de hife filamentoase și generarea de micotoxine care inactivează gazda. Moartea gazdei se produce și prin modificări patologice și efecte mecanice asupra organelor și țesuturilor interne.

Controlul biologic se realizează prin aplicarea unor produse formulate pe baza concentrațiilor sporilor sau a conidiei ciupercii în produsele comerciale. Conidia se amestecă cu materiale inerte, cum ar fi solvenții, argilele, talcul, emulgatorii și alți aditivi naturali.

Aceste materiale nu trebuie să afecteze viabilitatea ciupercii și trebuie să fie inofensive pentru mediu și cultură. În plus, trebuie să prezinte condiții fizice optime care facilitează amestecarea, aplicarea produsului și sunt costuri reduse.

Succesul controlului biologic prin entomopatogeni depinde de formularea eficientă a produsului comercial. Inclusiv viabilitatea microorganismului, a materialului utilizat în formulare, condițiile de păstrare și metoda de aplicare.

Modul de acțiune

Inoculul din aplicațiile formulărilor cu ciuperca M. anisopliae servește la contaminarea larvelor, a hifei sau a adulților. Gazdele contaminate migrează în alte locuri din cultura unde mor și răspândesc boala din cauza sporulării ciupercii.

Acțiunea vântului, a ploii și a rouei facilitează dispersia conidiei în alte părți ale plantei. Insectele din activitatea lor de hrănire sunt expuse la aderența sporilor.

Condițiile de mediu favorizează dezvoltarea și dispersarea conidiei, etapele imature ale insectei fiind cele mai sensibile. Din noile infecții, se creează focare secundare, care proliferează epizootiile capabile să controleze pe deplin ciuma.

Controlul biologic al ciocului bananelor

Ciocanul (Cosmopolites sordidus Germar) este un dăunător important al cultivării musaceelor ​​(plantană și banană) în principal la tropice. Dispersia sa este cauzată în principal de managementul pe care omul îl realizează în procesele de însămânțare și recoltare.

Banana Black Weevil. Sursa: mezfer.com.mx

Larva este agentul cauzal al pagubelor cauzate în rizom. Weevil-ul în stadiul său larvar este foarte activ și vorace, provocând perforații care afectează sistemul de rădăcină al plantei.

Galeriile formate în rizom facilitează contaminarea cu microorganisme care putrezesc țesuturile vasculare ale plantei. În plus, planta slăbește și tinde să se răstoarne din cauza acțiunii vânturilor puternice.

Controlul obișnuit se bazează pe utilizarea insecticidelor chimice, însă efectul negativ asupra mediului a dus la căutarea de noi alternative. În prezent, utilizarea ciupercilor entomopatogene, cum ar fi Metarhizium anisopliae, au raportat rezultate bune în studiile pe teren.

Rezultate excelente au fost obținute în Brazilia și Ecuador (mortalitate de 85-95%) folosind M. anisopliae pe orez ca material de inoculare. Strategia este de a plasa orez infectat pe bucăți de tulpină în jurul plantei, insecta este atrasă și devine contaminată cu agentul patogen.

Controlul biologic al larvelor

Vierme de armă căzută

Viermele de cădere (Spodoptera frugiperda) este unul dintre cei mai dăunători dăunători la cereale precum sorgul, porumbul și furajele. La porumb este foarte dăunător atunci când atacă cultura înainte de 30 da, cu înălțimi cuprinse între 40 și 60 cm.

Vierme de armă căzută. Sursa: A se vedea pagina pentru autor, prin Wikimedia Commons

În acest sens, controlul chimic a permis insectei să obțină o rezistență mai mare, eliminarea inamicilor naturali și deteriorarea mediului. Utilizarea M. anisopliae ca alternativă pentru controlul biologic a raportat rezultate bune, deoarece S. frugiperda este sensibilă.

Cele mai bune rezultate au fost obținute atunci când se utilizează orez sterilizat ca mijloc de dispersie a inoculului în cultură. Efectuarea aplicațiilor la 10 zile și apoi la 8 zile, ajustarea formulării la 1 × 10 ¹² conidia la hectar.

Larve de viermi albi

Larvele de gândac se găsesc hrănindu-se cu materie organică și rădăcini ale culturilor importante din punct de vedere economic. Specia Hylamorpha elegans (Burmeister) numită pui verde, în stadiul său larvar este un dăunător de grâu (Triticum aestivum L.).

Larva de vierme albe. Sursa: invasive.org

Deteriorarea cauzată de larve are loc la nivelul sistemului radicular, determinând slăbirea, ofilirea și pierderea frunzelor. Ciclul de viață al gândacului durează un an, iar în perioada cu cea mai mare incidență, se observă zone de cultivare total distruse.

Controlul chimic a fost ineficient datorită migrării larvelor în solurile tratate. Asociat cu rezistență crescută, costuri de producție crescute și contaminarea mediului.

Utilizarea Metarhizium anisopliae ca antagonist și agent biocontroler a obținut până la 50% mortalitate în populațiile larvare. Chiar dacă rezultatele au fost obținute la nivel de laborator, este de așteptat ca analizele de teren să raporteze rezultate similare.

Referințe

1. Acuña Jiménez, M., García Gutiérrez, C., Rosas García, M. M., López Meyer, M., & Saínz Hernández, JC (2015). Formularea Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin cu polimeri biodegradabili și virulența lor împotriva Heliothis virescens (Fabricius). Revista internațională de poluare a mediului, 31 (3), 219-226.
2. Arguedas, M., Álvarez, V., & Bonilla, R. (2008). Eficacitatea ciupercii entomopatogene "Metharrizium anisopliae" în controlul "Boophilus microplus" (Acari: ixodidae). Costa Rica, Agronomie: Journal of Agricultural Sciences, 32 (2), 137-147.
3. Carballo, M. (2001). Opțiuni pentru gestionarea ciocului cu banane. Combaterea integrată a dăunătorilor (Costa Rica) Nr. 59.
4. Castillo Zeno Salvador (2005) Utilizarea Metarhizium anisopliae pentru controlul biologic al spittlebug (Aeneolamia spp. Și Prosapia spp.) În pășunile Brachiaria decumbens din El Petén, Guatemala (teza de master) preluat de la: catie.ac.cr
5. Greenfield, BP, Lord, AM, Dudley, E., & Butt, TM (2014). Conidia ciupercii patogene a insectelor, Metarhizium anisopliae, nu aderă la cuticula larvă a țânțarului. Royal Society science open, 1 (2), 140193.
6. González-Castillo, M., Aguilar, CN, & Rodríguez-Herrera, R. (2012). Controlul insectelor-dăunători în agricultură folosind ciuperci entomopatogene: provocări și perspective. Rev. Științific al Universității Autonome din Coahuila, 4 (8).
7. Lezama, R., Molina, J., López, M., Pescador, A., Galindo, E., Ángel, CA, & Michel, AC (2005). Efectul ciupercii entomopatogene Metarhizium anisopliae asupra controlului viermei de armată a căderii porumbului în câmp. Avansuri în cercetarea agricolă, 9 (1).
8. Rodríguez, M., Franța, A., & Gerding, M. (2004). Evaluarea a două tulpini de ciupercă Metarhizium Anisopliae var. Anisopliae (Metsh.) Pentru controlul larvelor de vierme alb Hylamorpha elegans Burm. (Coleoptera: Scarabaeidae). Agricultură tehnică, 64 (1), 17-24.