Beauveriabassiana i Metarhizium anisopliae to dwa najważniejsze i najszerzej stosowane grzyby entomopatogeniczne (EPF) do zwalczania szkodników. Najnowsze badania wykazały, że mogą one również stymulować wzrost roślin po sztucznym zaszczepieniu. Aby dokładniej ocenić wpływ kolonizacji i wzrostuBeauveria bassianai Metarhizium anisopliae na uprawach rolnych. W tym badaniu sadzonki kukurydzy traktowano odpowiednio 13 szczepami Beauveria bassiana i 73 szczepami Metarhizium anisopliae jako grzybami ryzosferowymi w systemie hydroponicznym. Parametry wzrostu roślin, w tym wysokość roślin, długość korzeni i masa świeża, monitorowano i rejestrowano przez 35 kolejnych dni, aby potwierdzić efekt inokulacji grzybami entomopatogennymi promujący wzrost. Wyniki oceny wskaźnika odzysku grzybów (FRR) wykazały, że zarówno Beauveria bassiana, jak i Metarhizium anisopliae są zdolne do kolonizacji endofitycznej tkanek kukurydzy. W 7. dniu wskaźnik detekcji Beauveria bassiana wyniósł 100% zarówno w łodygach, jak i liściach, ale w 28. dniu wskaźnik detekcji w łodygach spadł do 11,1%, a w liściach do 22,2%. Jednakże, *Beauveria bassiana* nie została wykryta w korzeniach aż do 28 dnia, ze wskaźnikiem detekcji 33,3%. W okresie obserwacji szczepy *Metarhizium anisopliae* zostały wyizolowane z korzeni, łodyg i liści rośliny z wysokim wskaźnikiem detekcji. Amplifikacja PCR specyficznych dla grzybów prążków DNA dodatkowo potwierdziła systematyczną kolonizację *Beauveria bassiana* i *Metarhizium anisopliae* w różnych tkankach; ta metoda wykazała wyższą czułość detekcji i 100% dodatnią reakcję. W porównaniu z początkowymi wartościami w roztworze hydroponicznym, do 21 dnia zagęszczenie grzybów spadło do mniej niż 1%. Zatem dwa wybrane szczepy grzybów entomopatogennych z powodzeniem ustanowiły kolonizację endofityczną, a nie kolonizację, ryzosfery kukurydzy i znacząco przyspieszyły jej wzrost w systemie hydroponicznym. Grzyby entomopatogenne mają ogromny potencjał do wykorzystania w rolnictwie ekologicznym, w tym jako biopestycydy i biofertylizatory.
Grzyby entomopatogeniczne (EPF) udowodniły swoją przydatność jako biologiczne środki kontroli (BCA) w zwalczaniu różnych szkodników ze względu na szeroki zakres żywicieli, łatwość produkcji, stabilność i wysoką patogeniczność.1,2,3W Chinach *Beauveria bassiana* i *Metarhizium anisopliae* są stosowane komercyjnie do zrównoważonego zwalczania głównych szkodników kukurydzy (takich jak stonkę kukurydzianą i stonkę bawełnową), co pozwala uniknąć nadmiernego stosowania chemicznych pestycydów.4W zwalczaniu szkodników za pomocą grzybów trójkątna relacja między roślinami, szkodnikami i grzybami jest znacznie bardziej złożona niż relacja między szkodnikami a patogenami grzybowymi.
Wiele roślin żyje w symbiozie z grzybami endofitycznymi5, które zasiedlają tkanki roślinne, nie powodując im znaczącej szkody6Grzyby endofityczne to organizmy, które powstają po nawiązaniu symbiotycznej relacji mutualistycznej ze swoim gospodarzem.7Mogą one bezpośrednio lub pośrednio wspomagać wzrost roślin i zwiększać ich zdolność adaptacji do niekorzystnych warunków, w tym stresów biotycznych i abiotycznych.8, 9, 10Grzyby endofityczne posiadają ważne cechy filogenetyczne i cechy związane ze stylem życia, takie jak kolonizacja, rozproszenie, specyficzność rośliny żywicielskiej i kolonizacja różnych tkanek roślinnych.11Zastosowanie grzybów endofitycznych jako organizmów endofitycznych przyciągnęło szerokie zainteresowanie badawcze i wykazało wiele unikalnych zalet w porównaniu z tradycyjnymi organizmami endofitycznymi.
Beauveria bassiana i Metarhizium anisopliae mogą zakażać wiele roślin, m.in. pszenicę, soję, ryż, rośliny strączkowe, cebulę, pomidory, palmy, winogrona, ziemniaki i bawełnę.12Zakażenie miejscowe lub systemiczne występuje głównie w korzeniach, łodygach, liściach i tkankach wewnętrznych roślin.11Sztuczne zakażenie za pomocą zaprawiania nasion, stosowania dolistnego i nawadniania gleby może stymulować wzrost roślin poprzez zakażenie endofityczne przez grzyby.13,14,15,16Zaprawianie nasion roślin uprawnych preparatami Beauveria bassiana i Metarhizium anisopliae skutecznie wywołało zakażenie endofityczne tkanek roślinnych i stymulowało wzrost roślin poprzez zwiększenie wysokości łodygi, długości korzeni, świeżej masy korzeni i świeżej masy łodygi.17,18,19Szczepienie gleby iliściowyopryskiwanie środkiem Beauveria bassiana to również najczęściej stosowana metoda aplikacji, która może znacząco wspomóc wzrost siewek kukurydzy.20
Celem badania była ocena wpływu Beauveria bassiana i Metarhizium anisopliae na wzrost roślin oraz charakterystyki kolonizacji siewek kukurydzy, a także ich wpływu na wzrost roślin w systemach hydroponicznych.
W 35-dniowym eksperymencie, leczenie grzybami Beauveria bassiana i Metarhizium anisopliae znacząco stymulowało wzrost kukurydzy. Jak pokazano na rysunku 1, stymulujący wpływ grzybów na różne części kukurydzy zależał od fazy ich wzrostu.
Wzrost siewek kukurydzy w czasie pod wpływem różnych metod leczenia. Od lewej do prawej, linie w różnych kolorach przedstawiają odpowiednio siewki kukurydzy w grupie kontrolnej, grupie leczonej Beauveria bassiana i grupie leczonej Metarhizium anisopliae.
Kolonizację tkanek kukurydzy przez *Beauveria bassiana* i *Metarhizium anisopliae* zbadano dalej, stosując amplifikację PCR. Tabela 5 pokazuje, że *Beauveria bassiana* skolonizowała 100% wszystkich tkanek organów kukurydzy w każdym punkcie poboru próbek (7–35 dni). Podobne wyniki zaobserwowano dla *Metarhizium anisopliae* w tkankach liści, ale kolonizacja przez ten grzyb nie zawsze utrzymywała się na poziomie 100% w łodygach i liściach kukurydzy.
Metody szczepień mają kluczowe znaczenie dla wzorców kolonizacji grzybami.28Parsa i wsp.29Odkryli, że *Beauveria bassiana* może kolonizować rośliny endofitycznie po opryskaniu lub podlaniu, podczas gdy kolonizacja korzeni jest możliwa tylko poprzez podlewanie. W przypadku sorgo, Tefera i Vidal donieśli, że szczepienie liści zwiększyło tempo kolonizacji łodygi przez *Beauveria bassiana*, podczas gdy szczepienie nasion zwiększyło tempo kolonizacji zarówno korzeni, jak i łodyg. W niniejszym badaniu zaszczepiliśmy korzenie dwoma grzybami, dodając zawiesinę zarodników bezpośrednio do systemu hydroponicznego. Ta metoda może poprawić efektywność rozprzestrzeniania się grzybów, ponieważ bieżąca woda ułatwia przemieszczanie się zarodników grzybów do korzeni kukurydzy. Oprócz metod zaszczepienia, inne czynniki, takie jak mikroorganizmy glebowe, temperatura, wilgotność względna, pożywka, wiek i gatunek rośliny, zagęszczenie zarodników oraz gatunek grzybów, mogą wpływać na pomyślną kolonizację różnych tkanek roślinnych przez grzyby.28
Co więcej, amplifikacja PCR prążków DNA specyficznych dla grzybów stanowi nową i czułą metodę wykrywania endofitów grzybowych. Na przykład, po hodowli tkanek roślinnych na selektywnych podłożach grzybowych, wykryto niską liczbę wolnych receptorów detekcyjnych (FRR) dla *Beauveria bassiana*, ale analiza PCR dała 100% detekcji. Niska gęstość populacji grzybów endofitycznych w tkankach roślinnych lub biotyczne hamowanie wzrostu tkanek roślinnych może być przyczyną nieudanego wzrostu grzybów na podłożach selektywnych. Amplifikacja PCR może być wiarygodnie stosowana w badaniu grzybów endofitycznych.
Poprzednie badania wykazały, że niektóre endofityczne patogeny owadów mogą działać jako biofertylizatory, wspomagając wzrost roślin. Jaber i in.16]donieśli, że nasiona pszenicy zaszczepione Beauveria bassiana przez 14 dni miały większą wysokość łodygi, długość korzeni, masę świeżych korzeni i masę łodygi niż rośliny niezaszczepione. Russo i in.[30]doniesiono, że opryskiwanie dolistne kukurydzy preparatem Beauveria bassiana zwiększyło wysokość roślin, liczbę liści i liczbę pierwszych węzłów kłosowych.
W naszych badaniach dwa wybrane grzyby entomopatogeniczne, Beauveria bassiana i Metarhizium anisopliae, znacząco stymulowały wzrost kukurydzy w hydroponicznym systemie uprawy roślin i spowodowały systematyczną kolonizację różnych tkanek sadzonek kukurydzy, co powinno w dłuższej perspektywie stymulować wzrost.
Natomiast Moloignane i in. stwierdzili, że nawet 4 tygodnie po nawadnianiu gleby nie stwierdzono istotnych różnic w wysokości roślin, liczbie korzeni, liczbie liści, świeżej masie i suchej masie między winoroślami traktowanymi i nietraktowanymi grzybem *Beauveria bassiana*. Nie jest to zaskakujące, ponieważ zdolność endofityczna poszczególnych szczepów grzybów może być ściśle związana z gatunkiem rośliny żywicielskiej, odmianą rośliny, warunkami odżywczymi i wpływami środowiska. Tull i Meying zbadali wpływ zaprawy nasiennej *Beauveria bassiana* (GHA) na wzrost kukurydzy. Stwierdzili, że *Beauveria bassiana* działała jako stymulator wzrostu kukurydzy tylko w warunkach wystarczającej ilości składników odżywczych, a nie zaobserwowano efektu stymulującego w warunkach niedoboru składników odżywczych. Zatem mechanizm reakcji roślin na endofityczne działanie grzybów jest daleki od jasnego i wymaga dalszych badań.
Zbadaliśmy wpływ grzybów entomopatogennych *Beauveria bassiana* i *Metarhizium anisopliae* jako stymulatorów wzrostu kukurydzy. Jednak nie jest jasne, czy główny mechanizm działania jest ryzosferowy, czy endofityczny. Monitorowaliśmy dynamikę populacji *Beauveria bassiana* i *Metarhizium anisopliae* w roztworach hydroponicznych i tkankach roślinnych, aby wyjaśnić mechanizmy ich działania. Wykorzystując jednostki tworzące kolonie (CFU) jako wskaźnik, stwierdziliśmy, że liczebność *Beauveria bassiana* i *Metarhizium anisopliae* w roztworze hydroponicznym gwałtownie spadła. Po tygodniu stężenie resztkowe *Metarhizium anisopliae* wynosiło mniej niż 10%, a *Beauveria bassiana* mniej niż 1%. W hydroponicznym roztworze kukurydzy, oba grzyby praktycznie zniknęły po 28 dniach. Eksperymenty kontrolne wykazały, że konidia obu grzybów zachowały wysoką żywotność w systemie hydroponicznym po tygodniu. Zatem grzyby endofityczne, na które wpływają adhezja zarodników, rozpoznawanie żywicieli i szlaki endogenne, są główną przyczyną gwałtownego spadku liczebności grzybów w systemie hydroponicznym. Co więcej, funkcja grzybów stymulująca wzrost wynika przede wszystkim z ich funkcji endofitycznej, a nie ryzosferowej.
Funkcje biologiczne są zazwyczaj związane z gęstością populacji. Jedynie poprzez ilościowe określenie liczby grzybów endofitycznych w tkankach roślin możemy ustalić związek między stymulacją wzrostu roślin a gęstością populacji grzybów endofitycznych. Mechanizmy stymulacji wzrostu roślin w interakcjach między grzybami entomopatogenicznymi a roślinami wymagają dalszych badań. Grzyby entomopatogeniczne nie tylko posiadają znaczący potencjał w biologicznym zwalczaniu szkodników, ale także odgrywają ważną rolę w stymulowaniu wzrostu roślin, otwierając nowe perspektywy w zakresie interakcji ekologicznych między roślinami, szkodnikami i grzybami entomopatogenicznymi.
Z każdej grupy eksperymentalnej losowo wybrano dziewięćdziesiąt równomiernie rosnących i zdrowych sadzonek kukurydzy. Podłoże wokół korzeni każdej sadzonki starannie przepłukano wodą destylowaną, aby uniknąć uszkodzenia systemu korzeniowego. Zaprawione sadzonki kukurydzy, które wykazywały równomierny wzrost zarówno w części nadziemnej, jak i podziemnej, przesadzono następnie do hydroponicznej uprawy kukurydzy.
Wszystkie dane eksperymentalne analizowano przy użyciu jednokierunkowej analizy wariancji (ANOVA) w oprogramowaniu IBM SPSS Statistics (wersja 20.0), a istotność różnic między metodami leczenia określano przy użyciu testu HSD Tukeya (P ≤ 0,05).
Ponieważ materiał roślinny zakupiono od lokalnego, certyfikowanego dystrybutora, nie była wymagana żadna licencja. Wykorzystanie roślin lub materiału roślinnego w niniejszym badaniu jest zgodne z odpowiednimi wytycznymi międzynarodowymi, krajowymi i/lub instytucjonalnymi.
Podsumowując, dwa grzyby entomopatogeniczne, *Beauveria bassiana* i *Metarhizium anisopliae*, odegrały pozytywną rolę w stymulowaniu wzrostu siewek kukurydzy po inokulacji ryzosfery w systemie hydroponicznym. Te dwa grzyby były w stanie w ciągu jednego tygodnia systematycznie kolonizować wszystkie organy i tkanki kukurydzy poprzez system korzeniowy. Dynamika populacji grzybów w roztworze hydroponicznym oraz kolonizacja tkanek kukurydzy przez grzyby wykazały, że oprócz funkcji ryzosfery, funkcja endofityczna grzybów wniosła znaczący wkład w obserwowany wzrost roślin. Endofityczność grzybów wykazała pewne cechy gatunkowo-specyficzne. Amplifikacja prążków DNA specyficznych dla grzybów za pomocą PCR okazała się bardziej czuła niż metody wykrywania kolonii z wykorzystaniem selektywnych podłoży grzybowych. Metoda ta może być wykorzystana do dokładniejszego śledzenia kolonizacji grzybów i ich rozmieszczenia przestrzennego w tkankach roślinnych. Konieczne są dalsze badania w celu wyjaśnienia mechanizmów, za pomocą których rośliny i szkodniki roślin reagują na endofityczne oddziaływanie grzybów (dodatkowe informacje).
Zestawy danych wygenerowane w trakcie badania są dostępne u autora korespondencyjnego na uzasadnioną prośbę.
Czas publikacji: 20-01-2026