METARHIZIUM ANISOPLIAE: MERKMALE, TAXONOMIE, MORPHOLOGIE - BIOLOGIE - 2025

Metarhizium anisopliae ist ein mitosporischer oder anamorphotischer Pilz der asexuellen Fortpflanzung, der häufig als Entomopathogen zur biologischen Bekämpfung eingesetzt wird. Es hat die Fähigkeit, eine Vielzahl von Insektenschädlingen verschiedener Pflanzen von landwirtschaftlicher Bedeutung zu parasitieren und zu beseitigen.

Dieser Pilz hat spezielle adaptive Eigenschaften, um auf saprophytischer Weise auf organischer Substanz und als Parasit auf Insekten zu überleben. Die meisten kommerziellen Pflanzenschädlinge sind anfällig für den Befall durch diesen entomopathogenen Pilz.

Grüne Muscardina durch Metarhizium anisopliae. Quelle: Chengshu Wang und Yuxian Xia, über Wikimedia Commons

Als saprophytischer Lebensorganismus ist er an verschiedene Umgebungen angepasst, in denen er Myzel, Konidiophoren und Konidien entwickelt. Diese Fähigkeit erleichtert die Reproduktion auf Laborebene durch einfache Vermehrungstechniken, die als Biocontroller verwendet werden können.

In der Tat ist dieser entomopathogene Pilz der natürliche Feind einer großen Anzahl von Insektenarten in verschiedenen Agrarökosystemen. Die Wirte sind vollständig von einem grünen Myzel bedeckt, was auf die Krankheit namens grüne Muscardina hinweist.

Der Lebenszyklus des Entomopathogens Metarhizium anisopliae wird in zwei Phasen durchgeführt, einer zellulären Infektionsphase und einer weiteren saprophytischen Phase. Der Infektiöse innerhalb des parasitierten Insekts und im Saprophyten nutzt die Nährstoffe der Leiche, um sich zu vermehren.

Im Gegensatz zu Krankheitserregern wie Viren und Bakterien, die vom Krankheitserreger aufgenommen werden müssen, um zu wirken, wirkt der Metarhizium-Pilz auf Kontakt. In diesem Fall können die Sporen keimen und in das Innere eindringen und die Hautmembran des Wirts infizieren.

Eigenschaften

Metarhizium anisopliae ist ein pathogener Pilz mit breitem Spektrum, der sich im Boden befindet und Überreste parasitierter Insekten aufweist. Aufgrund seines Potenzials als ökologische Alternative ist es der ideale Ersatz für die Agrochemikalien, die bei der integralen Bekämpfung von Schädlingen von wirtschaftlicher Bedeutung eingesetzt werden.

Die Infektion von M. anisopliae beginnt mit der Anlagerung der Konidien des Pilzes an die Nagelhaut des Wirtsinsekts. Später kommt es durch die enzymatische Aktivität zwischen beiden Strukturen und die mechanische Wirkung zu Keimung und Penetration.

Enzyme, die an der Erkennung, Adhäsion und Pathogenese der Wirtskutikula beteiligt sind, befinden sich in der Pilzzellwand. Diese Proteine ​​umfassen Phospholipasen, Proteasen, Dismutasen und Adhäsine, die auch bei den Adhäsions-, Osmose- und Morphogeneseprozessen des Pilzes eine Rolle spielen.

Im Allgemeinen wirken diese Pilze langsam, wenn die Umgebungsbedingungen ungünstig sind. Durchschnittstemperaturen zwischen 24 und 28 ºC und eine hohe relative Luftfeuchtigkeit sind ideal für eine effektive Entwicklung und entomopathogene Wirkung.

Die durch M. anisopliae verursachte grüne Muscardina-Krankheit ist durch die grüne Färbung der Sporen auf dem kolonisierten Wirt gekennzeichnet. Sobald das Insekt befallen ist, bedeckt das Myzel die Oberfläche, wo die Strukturen befruchten und sporulieren und die Oberfläche des Wirts bedecken.

In dieser Hinsicht dauert die Infektion ungefähr eine Woche, bis das Insekt aufhört zu fressen und stirbt. Unter den verschiedenen Schädlingen, die es bekämpft, ist es hochwirksam bei Insekten der Ordnung Coleoptera, Lepidoptera und Homoptera, insbesondere Larven.

Der Pilz M. anisopliae als Biocontroller wird in Sporenformulierungen vermarktet, die mit inerten Materialien gemischt sind, um seine Lebensfähigkeit zu erhalten. Der geeignete Weg für seine Anwendung ist durch Begasung, Manipulation der Umwelt und Inokulation.

Morphologie

Auf Laborebene zeigen die Kolonien von M. anisopliae eine wirksame Entwicklung in PDA-Kulturmedien (Papa-Dextrorse-Agar). Die kreisförmige Kolonie zeigt anfangs ein weißes Mizellenwachstum, das Farbschwankungen zeigt, wenn der Pilz sporuliert.

Metarhizium anisopliae Phialid. Quelle: naro.affrc.go.jp

Wenn der Vermehrungsprozess der Konidien beginnt, wird auf der Mizellenoberfläche eine olivgrüne Färbung wahrgenommen. Auf der Unterseite der Kapsel ist eine hellgelbe Verfärbung mit diffusen gelben Pigmenten in der Mitte zu beobachten.

Conidiophoren wachsen unregelmäßig aus dem Myzel mit zwei bis drei Zweigen an jedem Septum. Diese Konidiophoren haben eine Länge von 4 bis 14 Mikrometer und einen Durchmesser von 1,5 bis 2,5 Mikrometer.

Die Phialiden sind Strukturen, die im Myzel erzeugt werden und der Ort sind, an dem sich die Konidien ablösen. Bei M. anisopliae sind sie an der Spitze dünn, 6 bis 15 Mikrometer lang und 2 bis 5 Mikrometer im Durchmesser.

Die Konidien sind einzellige Strukturen, zylindrisch und abgeschnitten, mit langen Ketten, hyalin bis grünlich. Konidien sind 4 bis 10 Mikrometer lang und haben einen Durchmesser von 2 bis 4 Mikrometern.

Taxonomie

Die Gattung Metarhizium wurde ursprünglich von Sorokin (1883) beschrieben, der Anisoplia austriaca-Larven infizierte und eine Krankheit verursachte, die als grüne Muscardina bekannt ist. Der Name Entomophthora anisopliae wurde ursprünglich von Metschnikoff für Pilzisolate vorgeschlagen, später wurde er Isaria destructor genannt.

Detailliertere Studien zur Taxonomie der Gattung, die mit der Klassifizierung als Metarhizium sorokin abgeschlossen wurden. Derzeit gilt die von Metschnikoff benannte Art M. anisopliae als repräsentativer Organismus der Gattung Metarhizium.

Einige Isolate des Metarhizium-Pilzes sind spezifisch, weshalb sie als neue Sorten ausgewiesen wurden. Derzeit werden sie jedoch als Metarhizium anisopliae, Metarhizium majus und Metarhizium acridum klassifiziert.

Ebenso wurden einige Arten umbenannt, Metarhizium taii hat ähnliche Eigenschaften wie Metarhizium guizhouense. Ein kommerzieller Stamm von M. anisopliae, M. anisopliae (43), der ein spezifischer Feind von Coleopteranen ist, heißt jetzt Metarhizium brunneum.

Die Art Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin (1883) gehört zur von Sorokin (1883) beschriebenen Gattung Metarhizium. Taxonomisch gehört es zur Familie der Clavicipitaceae, Hypocreales-Ordnung, Sordariomycetes-Klasse, Ascomycota-Division, des Pilz-Königreichs.

Lebenszyklus

Der Pilz Metarhizium anisopliae initiiert die Pathogenese durch den Adhäsionsprozess von Konidien an der kutikulären Membran des Wirts. Später treten die Phasen der Keimung, des Wachstums von Appressorien oder der Insertion, der Kolonisierung und der Reproduktionsstrukturen auf.

Sporen oder Konidien aus dem Boden oder kontaminierte Insektenreste dringen in die Nagelhaut neuer Wirte ein. Durch das Eingreifen mechanischer und chemischer Prozesse entstehen das Appressorium und das Keimrohr, das in das Innere des Insekts eindringt.

Im Allgemeinen erfolgt die Keimung unter günstigen Bedingungen innerhalb von 12 Stunden nach der Inokulation. Ebenso erfolgt die Bildung von Appressorien und das Eindringen in das Keimrohr oder die Haustoria zwischen 12 und 18 Stunden.

Der physikalische Mechanismus, der das Eindringen ermöglicht, ist der von den Appressorien ausgeübte Druck, der die Hautmembran bricht. Der chemische Mechanismus ist die Wirkung von Protease-, Kinase- und Lipaseenzymen, die Membranen an der Insertionsstelle abbauen.

Sobald das Insekt eingedrungen ist, verzweigen sich die Hyphen im Inneren und dringen nach 3-4 Tagen vollständig in die Beute ein. Dann werden die Fortpflanzungsstrukturen, Konidiophoren und Konidien gebildet, was die Pathogenese des Wirts nach 4-5 Tagen vervollständigt.

Der Tod des Insekts erfolgt durch die Kontamination der vom entomopathogenen Pilz produzierten Toxine. Der Biocontroller synthetisiert die Toxine Dextruxin, Protodextruxin und Demethyldextruxin mit einem hohen Grad an Toxizität für Arthropoden und Nematoden.

Die Invasion des Wirts hängt von der Temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebung ab. Ebenso die Verfügbarkeit von Nährstoffen auf der Hautmembran des Insekts und die Fähigkeit, Wirte zu erkennen, die anfällig für Kolonisierung sind.

Grüne Muscardina

Die durch Metarhizium anisopliae verursachte grüne Muscardina-Krankheit zeigt verschiedene Symptome bei infizierten Larven, Nymphen oder Erwachsenen. Unreife Formen reduzieren die Schleimbildung, neigen dazu, sich von der Angriffsstelle zu entfernen oder ihre Bewegung zu lähmen.

Erwachsene verringern ihre Bewegung und Flugfläche, hören auf zu füttern und Frauen legen keine Eier. Kontaminierte Insekten neigen dazu, an Orten weit entfernt von der Infektionsstelle zu sterben, was die Ausbreitung der Krankheit fördert.

Der Krankheitszyklus kann je nach Umgebungsbedingungen, hauptsächlich Luftfeuchtigkeit und Temperatur, zwischen 8 und 10 Tagen dauern. Nach dem Tod des Wirts ist es vollständig von einem weißen Myzel und einer aufeinanderfolgenden grünen Sporulation bedeckt, die für grüne Muscardina charakteristisch ist.

Biologische Kontrolle

Der Pilz Metarhizium anisopliae ist eines der am häufigsten untersuchten und verwendeten Entomopathogene bei der biologischen Bekämpfung von Schädlingen. Der Schlüsselfaktor für die erfolgreiche Besiedlung eines Wirts ist das Eindringen des Pilzes und die anschließende Vermehrung.

Sobald sich der Pilz im Insekt etabliert hat, kommt es zur Proliferation filamentöser Hyphen und zur Bildung von Mykotoxinen, die den Wirt inaktivieren. Der Tod des Wirts tritt auch durch pathologische Veränderungen und mechanische Auswirkungen auf innere Organe und Gewebe auf.

Die biologische Kontrolle erfolgt durch Anwendung von Produkten, die auf der Grundlage von Sporenkonzentrationen oder Konidien des Pilzes in kommerziellen Produkten formuliert sind. Conidien werden mit inerten Materialien wie Lösungsmitteln, Tonen, Talk, Emulgatoren und anderen natürlichen Additiven gemischt.

Diese Materialien dürfen die Lebensfähigkeit des Pilzes nicht beeinträchtigen und müssen für die Umwelt und die Kulturpflanzen harmlos sein. Darüber hinaus müssen sie optimale physikalische Bedingungen aufweisen, die das Mischen und Auftragen des Produkts erleichtern und kostengünstig sind.

Der Erfolg der biologischen Kontrolle durch Entomopathogene hängt von der wirksamen Formulierung des Handelsprodukts ab. Einschließlich der Lebensfähigkeit des Mikroorganismus, des in der Formulierung verwendeten Materials, der Lagerbedingungen und der Art der Anwendung.

Aktionsmodus

Das Inokulum aus der Anwendung von Formulierungen mit dem M. anisopliae-Pilz dient zur Kontamination von Larven, Hyphen oder Erwachsenen. Kontaminierte Wirte wandern an andere Stellen in der Kultur, wo sie sterben und die Krankheit aufgrund der Sporulation des Pilzes verbreiten.

Die Einwirkung von Wind, Regen und Tau erleichtert die Verteilung der Konidien auf andere Pflanzenteile. Insekten sind in ihrer Nahrungssuche der Adhäsion von Sporen ausgesetzt.

Die Umgebungsbedingungen begünstigen die Entwicklung und Verbreitung der Konidien, wobei die unreifen Stadien des Insekts am anfälligsten sind. Durch Neuinfektionen entstehen sekundäre Herde, die das Tierseuchen vermehren und die Pest vollständig bekämpfen können.

Biologische Kontrolle des Bananenrüsselkäfers

Der Rüsselkäfer (Cosmopolites sordidus Germar) ist ein wichtiger Schädling für den Anbau von Musaceae (Wegerich und Banane) hauptsächlich in den Tropen. Seine Verbreitung wird hauptsächlich durch das Management verursacht, das der Mensch bei den Aussaat- und Ernteprozessen durchführt.

Banana Black Weevil. Quelle: mezfer.com.mx

Die Larve ist der Erreger der Schädigung im Rhizom. Der Rüsselkäfer im Larvenstadium ist sehr aktiv und unersättlich und verursacht Perforationen, die das Wurzelsystem der Pflanze beeinflussen.

Die im Rhizom gebildeten Galerien erleichtern die Kontamination mit Mikroorganismen, die das Gefäßgewebe der Pflanze verrotten. Darüber hinaus wird die Pflanze schwächer und neigt aufgrund starker Winde zum Umkippen.

Die übliche Kontrolle basiert auf dem Einsatz chemischer Insektizide. Die negativen Auswirkungen auf die Umwelt haben jedoch zur Suche nach neuen Alternativen geführt. Derzeit hat die Verwendung von entomopathogenen Pilzen wie Metarhizium anisopliae in Feldversuchen gute Ergebnisse erzielt.

In Brasilien und Ecuador (Mortalität von 85-95%) wurden mit M. anisopliae auf Reis als Impfmaterial hervorragende Ergebnisse erzielt. Die Strategie besteht darin, infizierten Reis auf Stängelstücke um die Pflanze zu legen, das Insekt wird angezogen und mit dem Erreger kontaminiert.

Biologische Kontrolle von Larven

Fall Armyworm

Der Fallarmeewurm (Spodoptera frugiperda) ist einer der schädlichsten Schädlinge von Getreide wie Sorghum, Mais und Futter. In Mais ist es sehr schädlich, wenn es die Ernte vor 30 Tagen mit Höhen zwischen 40 und 60 cm angreift.

Fall Armyworm. Quelle: Siehe Seite für den Autor über Wikimedia Commons

In dieser Hinsicht hat die chemische Kontrolle dem Insekt ermöglicht, eine größere Resistenz, die Beseitigung natürlicher Feinde und die Schädigung der Umwelt zu erreichen. Die Verwendung von M. anisopliae als Alternative zur biologischen Kontrolle hat gute Ergebnisse berichtet, da S. frugiperda anfällig ist.

Die besten Ergebnisse wurden erzielt, wenn sterilisierter Reis als Mittel zum Dispergieren des Inokulums in der Kultur verwendet wurde. Anwendung nach 10 Tagen und dann nach 8 Tagen, Anpassung der Formulierung auf 1 × 10 ¹² Konidien pro Hektar.

Weiße Wurmlarven

Käferlarven ernähren sich von organischen Stoffen und Wurzeln wirtschaftlich wichtiger Pflanzen. Die Art Hylamorpha elegans (Burmeister), genannt grünes Huhn, ist im Larvenstadium ein Weizenschädling (Triticum aestivum L.).

Weiße Wurmlarve. Quelle: invasive.org

Der durch die Larven verursachte Schaden tritt auf der Ebene des Wurzelsystems auf, wodurch die Pflanzen geschwächt werden, welken und ihre Blätter verlieren. Der Lebenszyklus des Käfers dauert ein Jahr, und in der Zeit der größten Inzidenz werden vollständig zerstörte Anbauflächen beobachtet.

Die chemische Kontrolle war aufgrund der Migration der Larven in den behandelten Böden unwirksam. Verbunden mit erhöhter Beständigkeit, erhöhten Produktionskosten und Umweltverschmutzung.

Die Verwendung von Metarhizium anisopliae als Antagonist und Biocontroller hat in Larvenpopulationen eine Mortalität von bis zu 50% erreicht. Obwohl die Ergebnisse auf Laborebene erzielt wurden, wird erwartet, dass Feldanalysen ähnliche Ergebnisse liefern.

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