Boverijabassiana un Metarhizium anisopliae ir divas no svarīgākajām un visplašāk izmantotajām entomopatogēnajām sēnēm (EPF) kaitēkļu apkarošanā. Jaunākie pētījumi liecina, ka tās var veicināt arī augu augšanu pēc mākslīgas inokulācijas. Lai precīzāk novērtētu kolonizāciju un augšanas veicināšanas ietekmiBeauveria bassianaun Metarhizium anisopliae ietekmi uz lauksaimniecības kultūrām, šajā pētījumā kukurūzas stādi tika apstrādāti ar attiecīgi 13 Beauveria bassiana celmiem un 73 Metarhizium anisopliae celmiem kā rizosfēras sēnēm hidroponiskā sistēmā. Augu augšanas parametri, tostarp auga augstums, sakņu garums un svaigsvars, tika uzraudzīti un reģistrēti 35 dienas pēc kārtas, lai apstiprinātu entomopatogēno sēnīšu inokulācijas augšanu veicinošo iedarbību. Sēnīšu atjaunošanās ātruma (FRR) novērtējuma rezultāti parādīja, ka gan Beauveria bassiana, gan Metarhizium anisopliae spēj endofītiski kolonizēt kukurūzas audus. 7. dienā Beauveria bassiana noteikšanas līmenis gan stubos, gan lapās bija 100%, bet līdz 28. dienai noteikšanas līmenis stubos samazinājās līdz 11,1% un lapās līdz 22,2%. Tomēr *Beauveria bassiana* netika konstatēta saknēs līdz 28. dienai, noteikšanas līmenim esot 33,3%. Visā novērošanas periodā no auga saknēm, stublājiem un lapām tika izolēti *Metarhizium anisopliae* celmi ar augstu noteikšanas līmeni. Sēnīšu specifisko DNS joslu PCR amplifikācija vēlreiz apstiprināja *Beauveria bassiana* un *Metarhizium anisopliae* sistemātisku kolonizāciju dažādos audos; šī metode uzrādīja augstāku noteikšanas jutību un 100% pozitīvu reakciju. Salīdzinot ar sākotnējām vērtībām hidroponiskajā šķīdumā, līdz 21. dienai sēnīšu blīvums samazinājās līdz mazāk nekā 1%. Tādējādi divi atlasītie entomopatogēno sēņu celmi veiksmīgi izveidoja endofītisku, nevis kolonizēja kukurūzas rizosfēru, un ievērojami veicināja tās augšanu hidroponiskajā sistēmā. Entomopatogēnajām sēnēm ir milzīgs potenciāls izmantošanai bioloģiskajā lauksaimniecībā, tostarp kā biopesticīdiem un biomēslošanas līdzekļiem.
Entomopatogēnās sēnītes (EPF) ir pierādījušas savu nozīmi kā bioloģiskās kontroles līdzekļi (BCA) dažādu kaitēkļu apkarošanā, pateicoties to plašajam saimnieku klāstam, vieglai ražošanai, stabilitātei un augstai patogenitātei.1, 2, 3Ķīnā *Beauveria bassiana* un *Metarhizium anisopliae* tiek komerciāli izmantotas galveno kukurūzas kaitēkļu (piemēram, kukurūzas urbja un kokvilnas caunābja) ilgtspējīgai kontrolei, lai izvairītos no ķīmisko pesticīdu pārmērīgas lietošanas.4Kaitēkļu apkarošanā ar sēnītēm trīsstūrveida attiecības starp augiem, kaitēkļiem un sēnītēm ir daudz sarežģītākas nekā attiecības starp kaitēkļiem un sēnīšu patogēniem.
Daudzi augi dzīvo simbiozē ar endofītiskām sēnēm5, kas apdzīvo augu audus, nenodarot tiem būtisku kaitējumu6Endofītiskās sēnes ir organismi, kas veidojas pēc tam, kad ir nodibinātas savstarpējas simbiotiskas attiecības ar savu saimnieku.7Tie var tieši vai netieši veicināt augu augšanu un uzlabot to pielāgošanās spēju nelabvēlīgiem apstākļiem, tostarp biotiskiem un abiotiskiem stresa faktoriem.8, 9, 10Endofītiskajām sēnēm piemīt svarīgas filoģenētiskas īpašības un dzīvesveida iezīmes, piemēram, kolonizācija, izplatīšanās, saimniekauga specifika un dažādu augu audu kolonizācija.11Endofītisko sēnīšu izmantošana kā endofītiski organismi ir piesaistījusi plašu pētniecisko uzmanību un ir parādījusi daudzas unikālas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajiem endofītiskajiem organismiem.
Beauveria bassiana un Metarhizium anisopliae var inficēt dažādus augus, tostarp, bet ne tikai, kviešus, sojas pupiņas, rīsus, pākšaugus, sīpolus, tomātus, palmas, vīnogas, kartupeļus un kokvilnu.12Vietēja vai sistēmiska infekcija galvenokārt rodas augu saknēs, stublājos, lapās un iekšējos audos.11Mākslīgā inficēšana, izmantojot sēklu apstrādi, lapotnes apstrādi un augsnes apūdeņošanu, var veicināt augu augšanu, izmantojot sēnīšu endofītisku infekciju.13, 14, 15, 16Kultūraugu sēklu apstrāde ar Beauveria bassiana un Metarhizium anisopliae veiksmīgi izraisīja endofītisku infekciju augu audos un veicināja augu augšanu, palielinot stumbra augstumu, sakņu garumu, sakņu svaigsvaru un stumbra svaigsvaru.17, 18, 19Augsnes inokulācija unlapotnesBeauveria bassiana izsmidzināšana ir arī visbiežāk izmantotās lietošanas metodes, kas var ievērojami veicināt kukurūzas stādu augšanu.20
Šī pētījuma mērķis bija novērtēt Beauveria bassiana un Metarhizium anisopliae ietekmi uz kukurūzas stādu augšanu veicinošo iedarbību un kolonizācijas īpašības, kā arī to ietekmi uz augu augšanu hidroponiskās sistēmās.
35 dienu eksperimentā apstrāde ar sēnēm Beauveria bassiana un Metarhizium anisopliae ievērojami veicināja kukurūzas augšanu. Kā parādīts 1. attēlā, sēņu stimulējošā iedarbība uz dažādiem kukurūzas orgāniem bija atkarīga no to augšanas stadijas.
Kukurūzas dīgstu augšana dažādās apstrādēs laika gaitā. No kreisās uz labo pusi dažādu krāsu līnijas attēlo kukurūzas dīgstus attiecīgi kontroles grupā, ar Beauveria bassiana apstrādātajā grupā un ar Metarhizium anisopliae apstrādātajā grupā.
Kukurūzas audu kolonizācija ar *Beauveria bassiana* un *Metarhizium anisopliae* tika tālāk pētīta, izmantojot PCR amplifikāciju. 5. tabulā redzams, ka *Beauveria bassiana* katrā paraugu ņemšanas punktā (7–35 dienas) kolonizēja 100% no visiem kukurūzas orgānu audiem. Līdzīgi rezultāti tika novēroti ar *Metarhizium anisopliae* lapu audos, taču šīs sēnītes kolonizācija ne vienmēr saglabājās 100% kukurūzas stublājos un lapās.
Inokulācijas metodes ir ļoti svarīgas sēnīšu kolonizācijas modeļiem.28Parsa et al.29konstatēja, ka *Beauveria bassiana* var endofītiski kolonizēt augus, tos apsmidzinot vai laistot, savukārt sakņu kolonizācija ir iespējama tikai laistot. Sorgo gadījumā Tefera un Vidal ziņoja, ka lapu inokulācija palielināja *Beauveria bassiana* kolonizācijas ātrumu stublājā, savukārt sēklu inokulācija palielināja kolonizācijas ātrumu gan saknēs, gan stublājos. Šajā pētījumā mēs inokulējām saknes ar divām sēnēm, pievienojot konidiju suspensiju tieši hidroponikas sistēmai. Šī metode var uzlabot sēnīšu izplatīšanās efektivitāti, jo tekošs ūdens var veicināt sēnīšu konidiju pārvietošanos uz kukurūzas saknēm. Papildus inokulācijas metodēm citi faktori, piemēram, augsnes mikroorganismi, temperatūra, relatīvais mitrums, barības vide, auga vecums un suga, inokulācijas blīvums un sēnīšu sugas, var ietekmēt veiksmīgu dažādu augu audu kolonizāciju ar sēnītēm.28
Turklāt sēnīšu specifisko DNS joslu PCR amplifikācija ir jauna un jutīga metode sēnīšu endofītu noteikšanai. Piemēram, pēc augu audu kultivēšanas selektīvās sēnīšu barotnēs *Beauveria bassiana* tika konstatēts neliels brīvo detektora receptoru (FRR) skaits, bet PCR analīze nodrošināja 100% noteikšanu. Zems endofītisko sēnīšu populācijas blīvums augu audos vai augu audu biotiska inhibīcija var būt neveiksmīgas sēnīšu augšanas cēlonis selektīvās barotnēs. PCR amplifikāciju var droši pielietot endofītisko sēnīšu pētījumos.
Iepriekšējie pētījumi ir parādījuši, ka daži endofītiski kukaiņu patogēni var darboties kā biomēslojumi, veicinot augu augšanu. Jaber et al. [16]ziņoja, ka kviešu sēklām, kas 14 dienas tika inokulētas ar Beauveria bassiana, bija lielāks stumbra augstums, saknes garums, svaigas saknes svars un stumbra svars nekā neinokulētiem augiem. Russo et al.[30]ziņoja, ka kukurūzas lapotnes apsmidzināšana ar Beauveria bassiana palielināja auga augstumu, lapu skaitu un pirmās vārpas mezglu skaitu.
Mūsu pētījumā divas atlasītas entomopatogēnas sēnes, Beauveria bassiana un Metarhizium anisopliae, arī ievērojami veicināja kukurūzas augšanu hidroponiskā augu audzēšanas sistēmā un noteica sistemātisku dažādu kukurūzas stādu audu kolonizāciju, kas, domājams, ilgtermiņā veicinās augšanu.
Turpretī Moloignane et al. atklāja, ka pat 4 nedēļas pēc augsnes apūdeņošanas nebija būtisku atšķirību augu augstumā, sakņu skaitā, lapu skaitā, svaigsvarā un saussvarā starp vīnogulājiem, kas apstrādāti un neapstrādāti ar *Beauveria bassiana*. Tas nav pārsteidzoši, jo specifisku sēnīšu celmu endofītiskā kapacitāte var būt cieši saistīta ar saimniekauga sugu, auga šķirni, barības apstākļiem un vides ietekmi. Tull un Meying pētīja *Beauveria bassiana* sēklu apstrādes (GHA) ietekmi uz kukurūzas augšanu. Viņi atklāja, ka *Beauveria bassiana* darbojas kā augšanas veicinātājs kukurūzā tikai barības vielu pietiekamā stāvoklī, un barības vielu deficīta apstākļos stimulējoša iedarbība netika novērota. Tādējādi augu reakcijas mehānisms uz sēnīšu endofītisko iedarbību nebūt nav skaidrs un ir nepieciešama turpmāka izpēte.
Mēs pētījām entomopatogēno sēņu *Beauveria bassiana* un *Metarhizium anisopliae* ietekmi kā augšanas veicinātājiem kukurūzā. Tomēr joprojām nav skaidrs, vai primārais mehānisms ir rizosfēras vai endofītiskais. Mēs uzraudzījām *Beauveria bassiana* un *Metarhizium anisopliae* populāciju dinamiku hidroponikas šķīdumos un augu audos, lai noskaidrotu to darbības mehānismus. Izmantojot koloniju veidojošās vienības (CFU) kā indikatoru, mēs atklājām, ka *Beauveria bassiana* un *Metarhizium anisopliae* daudzums hidroponikas šķīdumā strauji samazinājās. Pēc vienas nedēļas *Metarhizium anisopliae* atlikušā koncentrācija bija mazāka par 10%, un *Beauveria bassiana* bija mazāka par 1%. Hidroponikas kukurūzas šķīdumā abas sēnes praktiski izzuda līdz 28. dienai. Kontroles eksperimenti parādīja, ka abu sēņu konīdijas saglabāja augstu dzīvotspēju hidroponikas sistēmā pēc vienas nedēļas. Tādējādi endofītiskās sēnītes, ko ietekmē konidiju adhēzija, saimnieka atpazīšana un endogēni ceļi, ir galvenais iemesls straujam sēnīšu daudzuma samazinājumam hidroponikas sistēmā. Turklāt sēnīšu augšanu veicinošā funkcija galvenokārt ir saistīta ar to endofītisko funkciju, nevis rizosfēras funkciju.
Bioloģiskās funkcijas parasti ir saistītas ar populācijas blīvumu. Tikai kvantitatīvi nosakot endofītisko sēnīšu skaitu augu audos, mēs varam noteikt saistību starp augu augšanas stimulāciju un endofītisko sēnīšu populācijas blīvumu. Mehānismi, ar kuriem entomopatogēno sēnīšu un augu mijiedarbībā tiek stimulēta augu augšana, ir jāturpina pētīt. Entomopatogēnajām sēnītēm ne tikai piemīt ievērojams bioloģiskās kaitēkļu apkarošanas potenciāls, bet tām ir arī svarīga loma augu augšanas stimulēšanā, paverot jaunas perspektīvas par ekoloģisko mijiedarbību starp augiem, kaitēkļiem un entomopatogēnajām sēnītēm.
No katras eksperimentālās grupas nejauši tika atlasīti deviņdesmit vienmērīgi augoši un veseli kukurūzas stādi. Augšanas substrāts ap katra stāda saknēm tika rūpīgi noskalots ar destilētu ūdeni, lai nesabojātu sakņu sistēmu. Apstrādātie kukurūzas stādi, kuriem bija vienmērīgs augums gan virszemes, gan pazemes daļās, pēc tam tika pārstādīti hidroponiskā kukurūzas audzēšanas sistēmā.
Visi eksperimentālie dati tika analizēti, izmantojot vienvirziena dispersijas analīzi (ANOVA) programmā IBM SPSS Statistics (20.0 versija), un atšķirību starp ārstēšanas metodēm nozīmīgums tika noteikts, izmantojot Tukey HSD testu (P ≤ 0,05).
Tā kā augu materiāls tika iegādāts no vietējā sertificēta izplatītāja, licence nebija nepieciešama. Augu vai augu materiāla izmantošana šajā pētījumā atbilst attiecīgajām starptautiskajām, nacionālajām un/vai institucionālajām vadlīnijām.
Noslēgumā jāsecina, ka divām entomopatogēnām sēnēm, *Beauveria bassiana* un *Metarhizium anisopliae*, bija pozitīva loma kukurūzas dīgstu augšanas veicināšanā pēc rizosfēras inokulācijas ar hidroponisko sistēmu. Šīs divas sēnes vienas nedēļas laikā spēja nodrošināt visu kukurūzas orgānu un audu sistemātisku kolonizāciju caur sakņu sistēmu. Sēnīšu populācijas dinamika hidroponiskajā šķīdumā un sēnīšu kolonizācija kukurūzas audos atklāja, ka papildus rizosfēras funkcijai sēnīšu endofītiskā funkcija deva nozīmīgāku ieguldījumu novērotajā augu augšanas veicināšanā. Sēnīšu endofītiskā uzvedība parādīja dažas sugai raksturīgas īpašības. Sēnītēm specifisko DNS joslu amplifikācija, izmantojot PCR, izrādījās jutīgāka nekā koloniju noteikšanas metodes, izmantojot sēnīšu selektīvas barotnes. Šo metodi var izmantot, lai precīzāk izsekotu sēnīšu kolonizāciju un to telpisko izplatību augu audos. Ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai noskaidrotu mehānismus, ar kuriem augi un augu kaitēkļi reaģē uz sēnīšu endofītisko iedarbību (papildu informācija).
Šajā pētījumā ģenerētie datu kopumi ir pieejami no atbilstošā autora pēc saprātīga pieprasījuma.
Publicēšanas laiks: 2026. gada 20. janvāris