METARHIZIUM ANISOPLIAE: ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI, HÌNH THÁI - SINH HỌC - 2024

Metarhizium anisopliae là một loại nấm phân bào hoặc biến hình sinh sản vô tính, được sử dụng rộng rãi như một côn trùng để kiểm soát sinh học. Nó có khả năng ký sinh và diệt trừ nhiều loại côn trùng gây hại cho các loại cây trồng quan trọng trong nông nghiệp.

Loại nấm này có những đặc điểm thích nghi đặc biệt để tồn tại theo kiểu hoại sinh trên chất hữu cơ và ký sinh trên côn trùng. Hầu hết các loài côn trùng dịch hại cây trồng thương mại đều dễ bị tấn công bởi loại nấm côn trùng này.

Bệnh xanh lá do Metarhizium anisopliae gây ra. Nguồn: Chengshu Wang và Yuxian Xia, qua Wikimedia Commons

Là một sinh vật sống hoại sinh, nó thích nghi với các môi trường khác nhau, nơi nó phát triển sợi nấm, tế bào mầm và bào tử. Khả năng này tạo điều kiện thuận lợi cho việc sinh sản của nó ở cấp độ phòng thí nghiệm thông qua các kỹ thuật nhân giống đơn giản được sử dụng như một bộ kiểm soát sinh học.

Thật vậy, loài nấm gây bệnh côn trùng này là kẻ thù tự nhiên của một số lượng lớn các loài côn trùng trong các hệ thống nông nghiệp khác nhau. Các vật chủ được bao phủ hoàn toàn bởi một sợi nấm màu xanh lá cây, đề cập đến bệnh gọi là bệnh xanh lá cây (green muscardina).

Vòng đời của côn trùng Metarhizium anisopliae được thực hiện trong hai giai đoạn, một giai đoạn xâm nhiễm tế bào và một giai đoạn hoại sinh khác. Nhiễm trùng bên trong côn trùng ký sinh và trong chất hoại sinh lợi dụng chất dinh dưỡng của xác chết để nhân lên.

Không giống như các tác nhân gây bệnh như vi rút và vi khuẩn cần được mầm bệnh ăn vào để hoạt động, nấm Metarhizium hoạt động khi tiếp xúc. Trong trường hợp này, các bào tử có thể nảy mầm và xâm nhập vào bên trong, gây nhiễm vào màng tế bào của vật chủ.

nét đặc trưng

Metarhizium anisopliae là một loại nấm gây bệnh phổ rộng, nằm trong đất và tàn tích của côn trùng ký sinh. Do có tiềm năng như một giải pháp thay thế sinh thái, nó là chất thay thế lý tưởng cho các hóa chất nông nghiệp được sử dụng trong việc quản lý toàn diện các loài gây hại có tầm quan trọng kinh tế.

Sự xâm nhiễm của M. anisopliae bắt đầu bằng sự gắn các bào tử của nấm vào lớp biểu bì của côn trùng vật chủ. Sau đó, thông qua hoạt động của enzym giữa cả hai cấu trúc và tác động cơ học, sự nảy mầm và xâm nhập xảy ra.

Các enzym tham gia vào quá trình nhận biết, kết dính và sinh bệnh của lớp biểu bì vật chủ nằm trong thành tế bào nấm. Các protein này bao gồm phospholipase, protease, dismutase và các chất kết dính, chúng cũng hoạt động trong quá trình kết dính, thẩm thấu và hình thành của nấm.

Nói chung, các loại nấm này hoạt động chậm khi điều kiện môi trường không thuận lợi. Nhiệt độ trung bình từ 24 đến 28ºC, và độ ẩm tương đối cao là lý tưởng cho sự phát triển hiệu quả và hoạt động gây bệnh côn trùng.

Bệnh xanh lá do M. anisopliae gây ra được đặc trưng bởi các bào tử có màu xanh lục trên vật chủ đã xâm nhập. Một khi côn trùng xâm nhập, sợi nấm sẽ bao phủ bề mặt, nơi các cấu trúc hình thành và bào tử, bao phủ bề mặt của vật chủ.

Về vấn đề này, nhiễm trùng kéo dài khoảng một tuần để côn trùng ngừng ăn và chết. Trong số các loài gây hại khác nhau mà nó kiểm soát, nó có hiệu quả cao đối với côn trùng thuộc các bộ coleoptera, lepidoptera và homoptera, đặc biệt là ấu trùng.

Nấm M. anisopliae như một chất kiểm soát sinh học được bán trên thị trường dưới dạng bào tử trộn với vật liệu trơ để bảo toàn khả năng tồn tại của nó. Cách thích hợp để áp dụng nó là thông qua xông hơi, xử lý môi trường và cấy giống.

Hình thái học

Ở cấp độ phòng thí nghiệm, các khuẩn lạc của M. anisopliae cho thấy sự phát triển hiệu quả trong môi trường nuôi cấy PDA (Papa-dextrorse-agar). Khuẩn lạc hình tròn ban đầu phát triển hình micellar màu trắng, biểu hiện các biến thể màu sắc khi nấm sinh sản.

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

Khi quá trình nhân đôi bào tử bắt đầu, có thể nhận thấy màu xanh ô liu trên bề mặt micellar. Ở mặt dưới của quả nang, có thể quan sát thấy sự đổi màu vàng nhạt với các sắc tố vàng lan tỏa ở giữa.

Các tế bào đồng bào phát triển từ sợi nấm có hình dạng bất thường với hai đến ba nhánh trên mỗi vách ngăn. Những tế bào đồng bào này có chiều dài từ 4 đến 14 micron và đường kính từ 1,5 đến 2,5 micron.

Phialide là những cấu trúc được tạo ra trong sợi nấm, là nơi mà bào tử tách ra. Ở M. anisopliae, chúng mỏng ở đỉnh, chiều dài từ 6 đến 15 micron và đường kính từ 2 đến 5 micron.

Đối với các bào tử, chúng là cấu trúc đơn bào, hình trụ và cắt ngắn, có chuỗi dài, màu xám tro đến xanh lục. Bào tử có chiều dài từ 4 đến 10 micron và đường kính từ 2 đến 4 micron.

Phân loại học

Chi Metarhizium được mô tả ban đầu bởi Sorokin (1883) nhiễm ấu trùng Anisoplia austriaca, gây ra một bệnh gọi là bệnh xanh lá (green muscardina). Tên Entomophthora anisopliae ban đầu do Metschnikoff đề xuất cho các chủng nấm, sau này nó được gọi là Isaria destructor.

Các nghiên cứu chi tiết hơn về phân loại của chi, đã kết luận trong việc phân loại nó là Metarhizium sorokin. Hiện nay, loài M. anisopliae, được đặt tên bởi Metschnikoff, được coi là sinh vật đại diện của chi Metarhizium.

Một số phân lập của nấm Metarhizium là cụ thể, đó là lý do tại sao chúng được chỉ định là giống mới. Tuy nhiên, chúng hiện được xếp vào các loài Metarhizium anisopliae, Metarhizium majus và Metarhizium acridum.

Tương tự như vậy, một số loài đã được đổi tên, Metarhizium taii có đặc điểm tương tự như Metarhizium guizhouense. Một dòng thương mại của M. anisopliae, M. anisopliae (43) là kẻ thù cụ thể của coleopterans hiện được gọi là Metarhizium brunneum.

Loài Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin (1883), là một phần của chi Metarhizium được Sorokin mô tả (1883). Về mặt phân loại, nó thuộc họ Clavicipitaceae, bộ Hypocreales, lớp Sordariomycetes, bộ Ascomycota, thuộc giới Nấm.

Vòng đời

Nấm Metarhizium anisopliae bắt đầu gây bệnh thông qua quá trình bám dính của bào tử trên màng sinh vật chủ. Sau đó, các giai đoạn nảy mầm, phát triển của appressoria hoặc các cấu trúc chèn, thuộc địa và sinh sản xảy ra.

Bào tử hoặc bào tử từ đất hoặc xác côn trùng bị ô nhiễm xâm nhập vào lớp biểu bì của vật chủ mới. Với sự can thiệp của các quá trình cơ học và hóa học, lớp đệm và ống mầm xâm nhập vào bên trong cơ thể côn trùng phát triển.

Nói chung, trong điều kiện thuận lợi, sự nảy mầm xảy ra trong vòng 12 giờ sau khi cấy. Tương tự như vậy, sự hình thành của chứng táo bón và sự xâm nhập của ống mầm hoặc dạ dày xảy ra từ 12 đến 18 giờ.

Cơ chế vật lý cho phép sự xâm nhập là áp lực do appressoria tác động, làm vỡ màng dạng thấu kính. Cơ chế hóa học là hoạt động của các enzym protease, kinase và lipase phá vỡ màng tại vị trí chèn ép.

Khi côn trùng đã xâm nhập, các sợi nấm sẽ phân nhánh bên trong, xâm nhập hoàn toàn vào con mồi sau 3-4 ngày. Sau đó các cấu trúc sinh sản, tế bào đồng bào và tế bào bào tử được hình thành, hoàn thành quá trình sinh bệnh của vật chủ sau 4-5 ngày.

Cái chết của côn trùng xảy ra do nhiễm độc tố do nấm côn trùng gây ra. Thuốc phòng trừ sinh học tổng hợp các độc tố dextruxin, protodextruxin và demethyldextruxin có mức độ độc cao đối với động vật chân đốt và tuyến trùng.

Sự xâm nhập của vật chủ được điều chỉnh theo nhiệt độ và độ ẩm tương đối của môi trường. Tương tự như vậy, sự sẵn có của các chất dinh dưỡng trên màng tế bào của côn trùng và khả năng phát hiện vật chủ dễ bị xâm chiếm.

Xạ hương xanh

Bệnh xanh lá do Metarhizium anisopliae gây ra, có các triệu chứng khác nhau trên ấu trùng, nhộng hoặc con trưởng thành bị nhiễm bệnh. Các dạng chưa trưởng thành làm giảm sự hình thành chất nhầy, có xu hướng di chuyển khỏi vị trí tấn công hoặc làm tê liệt chuyển động của nó.

Con trưởng thành giảm khu vực di chuyển và bay, ngừng kiếm ăn và con cái không đẻ trứng. Côn trùng bị nhiễm có xu hướng chết ở những nơi xa nơi lây nhiễm, điều này khuyến khích sự lây lan của bệnh.

Chu kỳ bệnh có thể kéo dài từ 8 đến 10 ngày tùy thuộc vào điều kiện môi trường chủ yếu là độ ẩm và nhiệt độ. Sau khi vật chủ chết, nó được bao phủ hoàn toàn bởi một sợi nấm màu trắng và các bào tử màu xanh lục liên tiếp, đặc trưng của nấm xạ xanh.

Kiểm soát sinh học

Nấm Metarhizium anisopliae là một trong những loài côn trùng gây hại được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi nhất trong việc kiểm soát sinh học đối với dịch hại. Yếu tố quan trọng đối với sự xâm nhập thành công của vật chủ là sự xâm nhập của nấm và sự nhân lên sau đó.

Một khi nấm được hình thành trong cơ thể côn trùng, sự sinh sôi của các sợi nấm sẽ xảy ra và tạo ra các độc tố nấm mốc làm bất hoạt vật chủ. Cái chết của vật chủ cũng xảy ra bởi những thay đổi bệnh lý và tác động cơ học lên các cơ quan và mô bên trong.

Kiểm soát sinh học được thực hiện bằng cách áp dụng các sản phẩm được xây dựng dựa trên nồng độ của bào tử hoặc bào tử nấm trong các sản phẩm thương mại. Conidia được trộn với các vật liệu trơ, chẳng hạn như dung môi, đất sét, bột talc, chất nhũ hóa và các chất phụ gia tự nhiên khác.

Những vật liệu này không được ảnh hưởng đến khả năng tồn tại của nấm và phải vô hại đối với môi trường và cây trồng. Ngoài ra, chúng phải có các điều kiện vật lý tối ưu để tạo điều kiện thuận lợi cho việc trộn, ứng dụng sản phẩm và có giá thành thấp.

Sự thành công của kiểm soát sinh học thông qua côn trùng gây bệnh phụ thuộc vào công thức hiệu quả của sản phẩm thương mại. Bao gồm khả năng tồn tại của vi sinh vật, nguyên liệu được sử dụng trong công thức, điều kiện bảo quản và phương pháp áp dụng.

Chế độ hành động

Chất cấy từ các ứng dụng của công thức với nấm M. anisopliae dùng để gây nhiễm cho ấu trùng, sợi nấm hoặc con trưởng thành. Vật chủ bị nhiễm bệnh di cư đến những nơi khác trong vụ mùa, chúng bị chết và lây bệnh do nấm bào tử.

Tác động của gió, mưa và sương tạo điều kiện cho bào tử phân tán sang các bộ phận khác của cây. Các côn trùng trong hoạt động kiếm ăn tiếp xúc với sự kết dính của các bào tử.

Điều kiện môi trường thuận lợi cho sự phát triển và phát tán của bào tử, giai đoạn chưa trưởng thành của côn trùng là đối tượng dễ bị nhiễm nhất. Từ các ổ nhiễm trùng mới, các ổ thứ cấp được tạo ra, làm sinh sôi các ổ dịch có khả năng kiểm soát hoàn toàn bệnh dịch.

Kiểm soát sinh học đối với mọt chuối

Mọt (Cosmopolites sordidus Germar) là loài gây hại quan trọng đối với việc trồng trọt thuộc họ musaceae (chuối và chuối) chủ yếu ở vùng nhiệt đới. Sự phân tán của nó chủ yếu là do sự quản lý mà con người thực hiện trong quá trình gieo hạt và thu hoạch.

Banana Black Weevil. Nguồn: mezfer.com.mx

Ấu trùng là tác nhân gây ra thiệt hại bên trong thân rễ. Mọt ở giai đoạn ấu trùng hoạt động rất mạnh và phàm ăn, đục khoét làm ảnh hưởng đến bộ rễ của cây.

Các khoang hình thành trong thân rễ tạo điều kiện cho sự nhiễm vi sinh vật làm thối mô mạch của cây. Ngoài ra, cây bị yếu đi và có xu hướng bị lật do tác động của gió mạnh.

Việc kiểm soát thông thường dựa trên việc sử dụng hóa chất diệt côn trùng, tuy nhiên, tác động tiêu cực của nó đối với môi trường đã dẫn đến việc tìm kiếm các giải pháp thay thế mới. Hiện nay việc sử dụng các loại nấm gây bệnh côn trùng như Metarhizium anisopliae đã báo cáo kết quả tốt trong các thử nghiệm thực địa.

Kết quả tuyệt vời đã thu được ở Brazil và Ecuador (tỷ lệ chết 85-95%) khi sử dụng M. anisopliae trên lúa làm vật liệu cấy. Chiến lược là đặt lúa bị nhiễm bệnh trên các mảnh thân xung quanh cây trồng, côn trùng bị thu hút và bị nhiễm mầm bệnh.

Kiểm soát sinh học đối với ấu trùng

Fall Armyworm

Sâu vẽ bùa mùa thu (Spodoptera ridgiperda) là một trong những loài gây hại nặng nhất trên các loại ngũ cốc như lúa miến, ngô và các loại thức ăn gia súc. Ở ngô, nó gây hại mạnh khi tấn công vụ mùa trước 30 da, với chiều cao từ 40 đến 60 cm.

Fall Armyworm. Nguồn: Xem trang dành cho tác giả, qua Wikimedia Commons

Về mặt này, việc kiểm soát bằng hóa chất đã cho phép côn trùng đạt được sức đề kháng cao hơn, loại bỏ các thiên địch và thiệt hại cho môi trường. Việc sử dụng M. anisopliae như một biện pháp thay thế cho phòng trừ sinh học đã báo cáo kết quả tốt, vì S. trái cây rất nhạy cảm.

Kết quả tốt nhất thu được khi sử dụng gạo đã khử trùng làm phương tiện phân tán chất cấy trong môi trường nuôi cấy. Tiến hành bón phân sau 10 ngày và sau đó 8 ngày, điều chỉnh công thức ở mức 1 × 10 ¹² bào tử mỗi ha.

Ấu trùng giun trắng

Ấu trùng bọ cánh cứng được tìm thấy ăn chất hữu cơ và rễ của các loại cây trồng quan trọng về kinh tế. Loài Hylamorpha elegans (Burmeister) gọi là gà xanh, ở giai đoạn ấu trùng là loài gây hại lúa mì (Triticum aestivum L.).

Ấu trùng Giun trắng. Nguồn: xâm lấn.org

Sự phá hại của sâu non xảy ra ở cấp độ bộ rễ làm cây suy yếu, héo rũ và rụng lá. Vòng đời của bọ cánh cứng kéo dài một năm, và trong thời gian xuất hiện nhiều nhất, các khu vực canh tác bị phá hủy hoàn toàn được quan sát thấy.

Việc kiểm soát hóa chất không hiệu quả do sự di chuyển của ấu trùng trong đất đã được xử lý. Liên quan đến tăng sức đề kháng, tăng chi phí sản xuất và ô nhiễm môi trường.

Việc sử dụng Metarhizium anisopliae như một chất đối kháng và tác nhân kiểm soát sinh học đã làm giảm tỷ lệ tử vong lên đến 50% trong các quần thể ấu trùng. Mặc dù các kết quả đã thu được ở cấp phòng thí nghiệm, người ta mong đợi rằng các phân tích hiện trường sẽ cho kết quả tương tự.

Người giới thiệu

1. Acuña Jiménez, M., García Gutiérrez, C., Rosas García, NM, López Meyer, M., & Saínz Hernández, JC (2015). Công thức của Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin với các polyme phân hủy sinh học và độc lực của chúng chống lại Heliothis virescens (Fabricius). Tạp chí Quốc tế về Ô nhiễm Môi trường, 31 (3), 219-226.
2. Arguedas, M., Álvarez, V., & Bonilla, R. (2008). Hiệu quả của nấm gây bệnh côn trùng "Metharrizium anisopliae" trong việc kiểm soát "Boophilus microplus" (Acari: ixodidae). Nông học Costa Rica: Tạp chí Khoa học Nông nghiệp, 32 (2), 137-147.
3. Carballo, M. (2001). Các phương án quản lý mọt chuối. Quản lý dịch hại tổng hợp (Costa Rica) Nº, 59.
4. Castillo Zeno Salvador (2005) Sử dụng Metarhizium anisopliae để kiểm soát sinh học đối với bọ cạp (Aeneolamia spp. Và Prosapia spp.) Ở đồng cỏ Brachiaria decumbens ở El Petén, Guatemala (Luận văn của Thạc sĩ) Lấy từ: catie.ac.cr
5. Greenfield, BP, Lord, AM, Dudley, E., & Butt, TM (2014). Bào tử của nấm gây bệnh côn trùng, Metarhizium anisopliae, không bám vào lớp biểu bì của ấu trùng muỗi. Khoa học mở của Hiệp hội Hoàng gia, 1 (2), 140193.
6. González-Castillo, M., Aguilar, CN, & Rodríguez-Herrera, R. (2012). Kiểm soát côn trùng - dịch hại trong nông nghiệp bằng cách sử dụng nấm côn trùng: thách thức và triển vọng. Hiệu trưởng Khoa học của Đại học Tự trị Coahuila, 4 (8).
7. Lezama, R., Molina, J., López, M., Pescador, A., Galindo, E., Ángel, CA, & Michel, AC (2005). Ảnh hưởng của nấm côn trùng Metarhizium anisopliae đến phòng trừ sâu vẽ bùa hại ngô trên đồng ruộng. Những tiến bộ trong nghiên cứu nông nghiệp, 9 (1).
8. Rodríguez, M., Pháp, A., & Gerding, M. (2004). Đánh giá hai chủng nấm Metarhizium Anisopliae var. Anisopliae (Metsh.) Để kiểm soát ấu trùng giun trắng Hylamorpha elegans Burm. (Coleoptera: Scarabaeidae). Nông nghiệp Kỹ thuật, 64 (1), 17-24.