ΜποβερίαΤα bassiana και Metarhizium anisopliae είναι δύο από τους σημαντικότερους και ευρέως χρησιμοποιούμενους εντομοπαθογόνους μύκητες (EPF) για την καταπολέμηση παρασίτων. Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι μπορούν επίσης να προωθήσουν την ανάπτυξη των φυτών μετά από τεχνητό εμβολιασμό. Για την ακριβέστερη αξιολόγηση των επιδράσεων αποίκισης και προώθησης της ανάπτυξης τουΜποβερία μπασιανήκαι Metarhizium anisopliae σε γεωργικές καλλιέργειες, σε αυτή τη μελέτη, σπορόφυτα καλαμποκιού υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με 13 στελέχη Beauveria bassiana και 73 στελέχη Metarhizium anisopliae, αντίστοιχα, ως μύκητες ριζόσφαιρας σε ένα υδροπονικό σύστημα. Οι παράμετροι ανάπτυξης των φυτών, συμπεριλαμβανομένου του ύψους του φυτού, του μήκους της ρίζας και του νωπού βάρους, παρακολουθήθηκαν και καταγράφηκαν για 35 συνεχόμενες ημέρες για να επιβεβαιωθεί η επίδραση προώθησης της ανάπτυξης του εντομοπαθογόνου μυκητιακού εμβολιασμού. Τα αποτελέσματα της αξιολόγησης του ρυθμού ανάκτησης μυκήτων (FRR) έδειξαν ότι τόσο η Beauveria bassiana όσο και το Metarhizium anisopliae είναι ικανά για ενδοφυτικό αποικισμό των ιστών του καλαμποκιού. Την 7η ημέρα, το ποσοστό ανίχνευσης της Beauveria bassiana ήταν 100% τόσο στους μίσχους όσο και στα φύλλα, αλλά μέχρι την 28η ημέρα, το ποσοστό ανίχνευσης στους μίσχους μειώθηκε σε 11,1% και στα φύλλα σε 22,2%. Ωστόσο, η *Beauveria bassiana* δεν ανιχνεύθηκε στις ρίζες μέχρι την 28η ημέρα, με ποσοστό ανίχνευσης 33,3%. Καθ' όλη τη διάρκεια της περιόδου παρατήρησης, τα στελέχη *Metarhizium anisopliae* απομονώθηκαν από τις ρίζες, τους μίσχους και τα φύλλα του φυτού με υψηλό ποσοστό ανίχνευσης. Η ενίσχυση PCR των ζωνών DNA ειδικών για τους μύκητες επιβεβαίωσε περαιτέρω τον συστηματικό αποικισμό των *Beauveria bassiana* και *Metarhizium anisopliae* σε διάφορους ιστούς. Αυτή η μέθοδος κατέδειξε υψηλότερη ευαισθησία ανίχνευσης και 100% θετική αντίδραση. Σε σύγκριση με τις αρχικές τιμές στο υδροπονικό διάλυμα, μέχρι την 21η ημέρα, η πυκνότητα των μυκήτων μειώθηκε σε λιγότερο από 1%. Έτσι, τα δύο επιλεγμένα στελέχη εντομοπαθογόνων μυκήτων δημιούργησαν με επιτυχία ενδοφυτικό αποικισμό, αντί για αποικισμό, στη ριζόσφαιρα του καλαμποκιού και προώθησαν σημαντικά την ανάπτυξή του σε ένα υδροπονικό σύστημα. Οι εντομοπαθογόνοι μύκητες έχουν τεράστιο δυναμικό για χρήση στη βιολογική γεωργία, συμπεριλαμβανομένων ως βιοφυτοκτόνα και βιολιπάσματα.
Οι εντομοπαθογόνοι μύκητες (EPF) έχουν αποδείξει τη σημασία τους ως παράγοντες βιολογικού ελέγχου (BCA) για τη διαχείριση διαφόρων παρασίτων λόγω του ευρέος φάσματος ξενιστών τους, της ευκολίας παραγωγής τους, της σταθερότητας και της υψηλής παθογένειας.1,2,3Στην Κίνα, τα *Beauveria bassiana* και *Metarhizium anisopliae* χρησιμοποιούνται εμπορικά για τον βιώσιμο έλεγχο των κυριότερων παρασίτων του καλαμποκιού (όπως ο πυραλίδας του καλαμποκιού και ο σκώληκας του βαμβακιού) για να αποφευχθεί η υπερβολική χρήση χημικών φυτοφαρμάκων.4Στην καταπολέμηση παρασίτων με μύκητες, η τριγωνική σχέση μεταξύ φυτών, παρασίτων και μυκήτων είναι πολύ πιο περίπλοκη από τη σχέση μεταξύ παρασίτων και μυκητιακών παθογόνων.
Πολλά φυτά ζουν σε συμβίωση με ενδοφυτικούς μύκητες5, τα οποία κατοικούν στους φυτικούς ιστούς χωρίς να τους προκαλούν σημαντική βλάβη6Οι ενδοφυτικοί μύκητες είναι οργανισμοί που σχηματίζονται μετά την εγκαθίδρυση μιας αμοιβαίας συμβιωτικής σχέσης με τον ξενιστή τους.7Μπορούν άμεσα ή έμμεσα να προωθήσουν την ανάπτυξη των φυτών και να ενισχύσουν την προσαρμοστικότητά τους σε αντίξοες συνθήκες, συμπεριλαμβανομένων των βιοτικών και αβιοτικών στρες.8, 9, 10Οι ενδοφυτικοί μύκητες διαθέτουν σημαντικά φυλογενετικά χαρακτηριστικά και χαρακτηριστικά του τρόπου ζωής, όπως ο αποικισμός, η διασπορά, η εξειδίκευση του φυτού ξενιστή και ο αποικισμός διαφόρων φυτικών ιστών.11Η χρήση ενδοφυτικών μυκήτων ως ενδοφυτικών οργανισμών έχει προσελκύσει εκτεταμένη ερευνητική προσοχή και έχει επιδείξει πολλά μοναδικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τους παραδοσιακούς ενδοφυτικούς οργανισμούς.
Τα Beauveria bassiana και Metarhizium anisopliae μπορούν να μολύνουν μια ποικιλία φυτών, συμπεριλαμβανομένων, ενδεικτικά, του σιταριού, της σόγιας, του ρυζιού, των οσπρίων, του κρεμμυδιού, της ντομάτας, του φοίνικα, του σταφυλιού, της πατάτας και του βαμβακιού.12Η τοπική ή συστηματική μόλυνση εμφανίζεται κυρίως στις ρίζες, τους μίσχους, τα φύλλα και τους εσωτερικούς ιστούς των φυτών.11Η τεχνητή μόλυνση μέσω της επεξεργασίας των σπόρων, της διαφυλλικής εφαρμογής και της άρδευσης του εδάφους μπορεί να προωθήσει την ανάπτυξη των φυτών μέσω ενδοφυτικής μόλυνσης από μύκητες.13,14,15,16Η επεξεργασία σπόρων καλλιεργειών με Beauveria bassiana και Metarhizium anisopliae προκάλεσε με επιτυχία ενδοφυτική μόλυνση στους φυτικούς ιστούς και προώθησε την ανάπτυξη των φυτών αυξάνοντας το ύψος του στελέχους, το μήκος της ρίζας, το φρέσκο βάρος της ρίζας και το φρέσκο βάρος του στελέχους.17,18,19Εμβολιασμός εδάφους καιφυλλώδηςΟ ψεκασμός με Beauveria bassiana είναι επίσης οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες μέθοδοι εφαρμογής, οι οποίες μπορούν να προωθήσουν σημαντικά την ανάπτυξη των σπορόφυτων καλαμποκιού.20
Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η αξιολόγηση των επιδράσεων που προάγουν την ανάπτυξη και τα χαρακτηριστικά αποικισμού των σπορόφυτων καλαμποκιού από τα Beauveria bassiana και Metarhizium anisopliae, καθώς και η επίδρασή τους στην ανάπτυξη των φυτών σε υδροπονικά συστήματα.
Σε ένα πείραμα 35 ημερών, η θεραπεία με τους μύκητες Beauveria bassiana και Metarhizium anisopliae προώθησε σημαντικά την ανάπτυξη του καλαμποκιού. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, η διεγερτική επίδραση των μυκήτων σε διάφορα όργανα του καλαμποκιού εξαρτιόταν από το στάδιο ανάπτυξής τους.
Ανάπτυξη δενδρυλλίων καλαμποκιού υπό διαφορετικές θεραπείες με την πάροδο του χρόνου. Από αριστερά προς τα δεξιά, οι γραμμές διαφορετικού χρώματος αντιπροσωπεύουν τα δενδρύλλια καλαμποκιού στην ομάδα ελέγχου, στην ομάδα που έλαβε θεραπεία με Beauveria bassiana και στην ομάδα που έλαβε θεραπεία με Metarhizium anisopliae, αντίστοιχα.
Ο αποικισμός των ιστών του καλαμποκιού από τους μύκητες *Beauveria bassiana* και *Metarhizium anisopliae* διερευνήθηκε περαιτέρω χρησιμοποιώντας ενίσχυση PCR. Ο Πίνακας 5 δείχνει ότι ο μύκητας *Beauveria bassiana* αποίκισε το 100% όλων των ιστών οργάνων του καλαμποκιού σε κάθε σημείο δειγματοληψίας (7-35 ημέρες). Παρόμοια αποτελέσματα παρατηρήθηκαν για τον μύκητα *Metarhizium anisopliae* στους ιστούς των φύλλων, αλλά ο αποικισμός από αυτόν τον μύκητα δεν παρέμεινε πάντα στο 100% στους μίσχους και τα φύλλα του καλαμποκιού.
Οι μέθοδοι εμβολιασμού είναι κρίσιμες για τα πρότυπα αποικισμού από μύκητες.28Πάρσα κ.ά.29διαπίστωσαν ότι το *Beauveria bassiana* μπορεί να αποικίσει τα φυτά ενδοφυτικά όταν ψεκάζεται ή ποτίζεται, ενώ ο αποικισμός των ριζών είναι δυνατός μόνο με πότισμα. Στο σόργο, οι Tefera και Vidal ανέφεραν ότι ο εμβολιασμός των φύλλων αύξησε τον ρυθμό αποικισμού του *Beauveria bassiana* στο στέλεχος, ενώ ο εμβολιασμός των σπόρων αύξησε τον ρυθμό αποικισμού τόσο στις ρίζες όσο και στους μίσχους. Σε αυτή τη μελέτη, εμβολιάσαμε τις ρίζες με δύο μύκητες προσθέτοντας ένα κονιδιακό εναιώρημα απευθείας στο υδροπονικό σύστημα. Αυτή η μέθοδος μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της διασποράς των μυκήτων, καθώς το τρεχούμενο νερό μπορεί να διευκολύνει την κίνηση των μυκητιακών κονιδίων στις ρίζες του καλαμποκιού. Εκτός από τις μεθόδους εμβολιασμού, άλλοι παράγοντες όπως οι μικροοργανισμοί του εδάφους, η θερμοκρασία, η σχετική υγρασία, το θρεπτικό μέσο, η ηλικία και το είδος του φυτού, η πυκνότητα εμβολιασμού και τα είδη μυκήτων μπορούν να επηρεάσουν τον επιτυχή αποικισμό διαφόρων φυτικών ιστών από μύκητες.28
Επιπλέον, η ενίσχυση PCR των ζωνών DNA ειδικών για μύκητες αντιπροσωπεύει μια νέα και ευαίσθητη μέθοδο για την ανίχνευση μυκητιακών ενδοφύτων. Για παράδειγμα, μετά την καλλιέργεια φυτικών ιστών σε επιλεκτικά μυκητιακά μέσα, ανιχνεύθηκε χαμηλός αριθμός ελεύθερων υποδοχέων ανιχνευτή (FRR) για το *Beauveria bassiana*, αλλά η ανάλυση PCR απέδωσε 100% ανίχνευση. Η χαμηλή πυκνότητα πληθυσμού ενδοφυτικών μυκήτων σε φυτικούς ιστούς ή η βιοτική αναστολή των φυτικών ιστών μπορεί να είναι η αιτία της ανεπιτυχούς μυκητιακής ανάπτυξης σε επιλεκτικά μέσα. Η ενίσχυση PCR μπορεί να εφαρμοστεί αξιόπιστα στη μελέτη ενδοφυτικών μυκήτων.
Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι ορισμένα ενδοφυτικά παθογόνα εντόμων μπορούν να λειτουργήσουν ως βιολιπάσματα προωθώντας την ανάπτυξη των φυτών. Jaber et al. [16]ανέφεραν ότι οι σπόροι σιταριού που εμβολιάστηκαν με Beauveria bassiana για 14 ημέρες είχαν μεγαλύτερο ύψος στελέχους, μήκος ρίζας, βάρος φρέσκιας ρίζας και βάρος στελέχους από τα μη εμβολιασμένα φυτά. Russo et al.[30]ανέφεραν ότι ο ψεκασμός φυλλώματος του καλαμποκιού με Beauveria bassiana αύξησε το ύψος του φυτού, τον αριθμό των φύλλων και τον αριθμό των πρώτων οστικών κόμβων.
Στη μελέτη μας, δύο επιλεγμένοι εντομοπαθογόνοι μύκητες, οι Beauveria bassiana και Metarhizium anisopliae, προήγαγαν επίσης σημαντικά την ανάπτυξη του καλαμποκιού σε ένα υδροπονικό σύστημα καλλιέργειας φυτών και καθιέρωσαν συστηματικό αποικισμό διαφόρων ιστών σπορόφυτων καλαμποκιού, κάτι που αναμένεται να προωθήσει την ανάπτυξη μακροπρόθεσμα.
Αντίθετα, οι Mologignane et al. διαπίστωσαν ότι ακόμη και 4 εβδομάδες μετά την άρδευση του εδάφους, δεν υπήρχαν σημαντικές διαφορές στο ύψος των φυτών, τον αριθμό των ριζών, τον αριθμό των φύλλων, το φρέσκο βάρος και το ξηρό βάρος μεταξύ των αμπέλων που υποβλήθηκαν σε θεραπεία και αυτών που δεν υποβλήθηκαν σε θεραπεία με *Beauveria bassiana*. Αυτό δεν αποτελεί έκπληξη, καθώς η ενδοφυτική ικανότητα συγκεκριμένων μυκητιακών στελεχών μπορεί να σχετίζεται στενά με το είδος του φυτού ξενιστή, την ποικιλία του φυτού, τις θρεπτικές συνθήκες και τις περιβαλλοντικές επιρροές. Οι Tull και Meying διερεύνησαν την επίδραση της επεξεργασίας σπόρων με *Beauveria bassiana* (GHA) στην ανάπτυξη του καλαμποκιού. Διαπίστωσαν ότι το *Beauveria bassiana* λειτούργησε ως προωθητής ανάπτυξης στον καλαμπόκι μόνο υπό συνθήκες επάρκειας θρεπτικών συστατικών και δεν παρατηρήθηκε διεγερτική επίδραση υπό συνθήκες έλλειψης θρεπτικών συστατικών. Έτσι, ο μηχανισμός της απόκρισης των φυτών στις ενδοφυτικές επιδράσεις των μυκήτων δεν είναι καθόλου σαφής και απαιτεί περαιτέρω διερεύνηση.
Διερευνήσαμε τις επιδράσεις των εντομοπαθογόνων μυκήτων *Beauveria bassiana* και *Metarhizium anisopliae* ως αυξητικών παραγόντων στον αραβόσιτο. Ωστόσο, παραμένει ασαφές εάν ο κύριος μηχανισμός είναι ριζόσφαιρος ή ενδοφυτικός. Παρακολουθήσαμε τη δυναμική του πληθυσμού των *Beauveria bassiana* και *Metarhizium anisopliae* σε υδροπονικά διαλύματα και φυτικούς ιστούς για να διευκρινίσουμε τους μηχανισμούς δράσης τους. Χρησιμοποιώντας μονάδες σχηματισμού αποικιών (CFU) ως δείκτη, διαπιστώσαμε ότι η αφθονία των *Beauveria bassiana* και *Metarhizium anisopliae* στο υδροπονικό διάλυμα μειώθηκε ραγδαία. Μετά από μία εβδομάδα, η υπολειμματική συγκέντρωση του *Metarhizium anisopliae* ήταν μικρότερη από 10% και του *Beauveria bassiana* ήταν μικρότερη από 1%. Στο υδροπονικό διάλυμα αραβοσίτου, και οι δύο μύκητες ουσιαστικά εξαφανίστηκαν μέχρι την 28η ημέρα. Τα πειράματα ελέγχου έδειξαν ότι τα κονίδια και των δύο μυκήτων διατήρησαν υψηλή βιωσιμότητα στο υδροπονικό σύστημα μετά από μία εβδομάδα. Έτσι, οι ενδοφυτικοί μύκητες, επηρεασμένοι από την προσκόλληση των κονιδίων, την αναγνώριση του ξενιστή και τις ενδογενείς οδούς, αποτελούν την κύρια αιτία της απότομης μείωσης της αφθονίας των μυκήτων στο υδροπονικό σύστημα. Επιπλέον, η λειτουργία των μυκήτων που προάγει την ανάπτυξη οφείλεται κυρίως στην ενδοφυτική τους λειτουργία και όχι στη λειτουργία της ριζόσφαιρας.
Οι βιολογικές λειτουργίες σχετίζονται γενικά με την πυκνότητα του πληθυσμού. Μόνο ποσοτικοποιώντας τον αριθμό των ενδοφυτικών μυκήτων στους φυτικούς ιστούς μπορούμε να διαπιστώσουμε μια σχέση μεταξύ της διέγερσης της ανάπτυξης των φυτών και της πυκνότητας του πληθυσμού των ενδοφυτικών μυκήτων. Οι μηχανισμοί με τους οποίους διεγείρεται η ανάπτυξη των φυτών στις αλληλεπιδράσεις εντομοπαθογόνων μυκήτων-φυτών απαιτούν περαιτέρω διερεύνηση. Οι εντομοπαθογόνοι μύκητες όχι μόνο έχουν σημαντικό δυναμικό για βιολογικό έλεγχο παρασίτων, αλλά παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο στην τόνωση της ανάπτυξης των φυτών, ανοίγοντας νέες προοπτικές στις οικολογικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ φυτών, παρασίτων και εντομοπαθογόνων μυκήτων.
Ενενήντα ομοιόμορφα αναπτυσσόμενα και υγιή σπορόφυτα καλαμποκιού επιλέχθηκαν τυχαία από κάθε πειραματική ομάδα. Το καλλιεργητικό υπόστρωμα γύρω από τις ρίζες κάθε σπορόφυτου ξεπλύθηκε προσεκτικά με απεσταγμένο νερό για να αποφευχθεί η πρόκληση ζημιάς στο ριζικό σύστημα. Τα επεξεργασμένα σπορόφυτα καλαμποκιού, τα οποία είχαν ομοιόμορφη ανάπτυξη τόσο στα υπέργεια όσο και στα υπόγεια μέρη, μεταφυτεύθηκαν στη συνέχεια σε ένα υδροπονικό σύστημα καλλιέργειας καλαμποκιού.
Όλα τα πειραματικά δεδομένα αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας μονόδρομη ανάλυση διακύμανσης (ANOVA) στο IBM SPSS Statistics (έκδοση 20.0) και η σημαντικότητα των διαφορών μεταξύ των θεραπειών προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας τη δοκιμασία HSD του Tukey (P ≤ 0,05).
Δεδομένου ότι το φυτικό υλικό αγοράστηκε από τοπικό πιστοποιημένο διανομέα, δεν απαιτήθηκε άδεια. Η χρήση φυτών ή φυτικού υλικού σε αυτήν τη μελέτη συμμορφώνεται με τις σχετικές διεθνείς, εθνικές ή/και θεσμικές οδηγίες.
Συμπερασματικά, δύο εντομοπαθογόνοι μύκητες, οι *Beauveria bassiana* και *Metarhizium anisopliae*, έπαιξαν θετικό ρόλο στην προώθηση της ανάπτυξης των σπορόφυτων καλαμποκιού μετά από εμβολιασμό ριζόσφαιρας με υδροπονικό σύστημα. Αυτοί οι δύο μύκητες ήταν σε θέση να δημιουργήσουν συστηματικό αποικισμό όλων των οργάνων και ιστών του καλαμποκιού μέσω του ριζικού συστήματος εντός μίας εβδομάδας. Η δυναμική του μυκητιακού πληθυσμού στο υδροπονικό διάλυμα και ο μυκητιακός αποικισμός των ιστών του καλαμποκιού αποκάλυψαν ότι, εκτός από τη λειτουργία της ριζόσφαιρας, η ενδοφυτική λειτουργία των μυκήτων συνέβαλε σημαντικότερα στην παρατηρούμενη προώθηση της ανάπτυξης των φυτών. Η ενδοφυτική συμπεριφορά των μυκήτων επέδειξε ορισμένα χαρακτηριστικά ειδικά για κάθε είδος. Η ενίσχυση των ζωνών DNA ειδικών για τους μύκητες χρησιμοποιώντας PCR αποδείχθηκε πιο ευαίσθητη από τις μεθόδους ανίχνευσης αποικιών που χρησιμοποιούν μυκητιακά επιλεκτικά μέσα. Αυτή η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ακριβέστερη παρακολούθηση του μυκητιακού αποικισμού και της χωρικής κατανομής του στους φυτικούς ιστούς. Απαιτείται περαιτέρω έρευνα για να διευκρινιστούν οι μηχανισμοί με τους οποίους τα φυτά και τα φυτικά παράσιτα ανταποκρίνονται στις ενδοφυτικές επιδράσεις των μυκήτων (πρόσθετες πληροφορίες).
Τα σύνολα δεδομένων που δημιουργήθηκαν κατά τη διάρκεια αυτής της μελέτης είναι διαθέσιμα από τον αντίστοιχο συγγραφέα κατόπιν εύλογου αιτήματος.
Ώρα δημοσίευσης: 20 Ιανουαρίου 2026