Beauveriabassiana și Metarhizium anisopliae sunt două dintre cele mai importante și utilizate ciuperci entomopatogene (EPF) pentru combaterea dăunătorilor. Studii recente au arătat că acestea pot promova, de asemenea, creșterea plantelor după inocularea artificială. Pentru a evalua mai precis efectele de colonizare și de promovare a creșterii aleBeauveria bassianași Metarhizium anisopliae pe culturi agricole, în acest studiu, răsadurile de porumb au fost tratate cu 13 tulpini de Beauveria bassiana și, respectiv, 73 de tulpini de Metarhizium anisopliae, ca ciuperci rizosferice într-un sistem hidroponic. Parametrii de creștere a plantelor, inclusiv înălțimea plantei, lungimea rădăcinii și greutatea proaspătă, au fost monitorizați și înregistrați timp de 35 de zile consecutive pentru a confirma efectul de promovare a creșterii al inoculării fungice entomopatogene. Rezultatele evaluării ratei de recuperare fungică (FRR) au arătat că atât Beauveria bassiana, cât și Metarhizium anisopliae sunt capabile de colonizare endofitică a țesuturilor de porumb. În ziua 7, rata de detectare a Beauveria bassiana a fost de 100% atât în tulpini, cât și în frunze, dar până în ziua 28, rata de detectare în tulpini a scăzut la 11,1%, iar în frunze la 22,2%. Cu toate acestea, *Beauveria bassiana* nu a fost detectată în rădăcini decât în ziua 28, cu o rată de detectare de 33,3%. Pe parcursul perioadei de observație, tulpinile de *Metarhizium anisopliae* au fost izolate din rădăcinile, tulpinile și frunzele plantei, cu o rată de detecție ridicată. Amplificarea PCR a benzilor de ADN specifice fungilor a confirmat în continuare colonizarea sistematică a *Beauveria bassiana* și *Metarhizium anisopliae* în diverse țesuturi; această metodă a demonstrat o sensibilitate de detecție mai mare și o reacție pozitivă de 100%. Comparativ cu valorile inițiale din soluția hidroponică, până în ziua 21, densitatea fungică a scăzut la mai puțin de 1%. Astfel, cele două tulpini selectate de ciuperci entomopatogene au stabilit cu succes colonizarea endofitică, mai degrabă decât colonizarea, a rizosferei porumbului și au promovat semnificativ creșterea acesteia într-un sistem hidroponic. Ciupercile entomopatogene au un potențial enorm pentru utilizare în agricultura ecologică, inclusiv ca biopesticide și biofertilizatori.
Ciupercile entomopatogene (EPF) și-au dovedit importanța ca agenți de control biologic (BCA) pentru gestionarea diferiților dăunători datorită gamei largi de gazde, ușurinței de producție, stabilității și patogenității ridicate.1, 2, 3În China, *Beauveria bassiana* și *Metarhizium anisopliae* sunt utilizate comercial pentru controlul durabil al principalilor dăunători ai porumbului (cum ar fi sfredelitorul porumbului și viermele capsulei bumbacului) pentru a evita utilizarea excesivă a pesticidelor chimice.4În gestionarea dăunătorilor cu fungi, relația triunghiulară dintre plante, dăunători și ciuperci este mult mai complexă decât relația dintre dăunători și agenții patogeni fungici.
Multe plante trăiesc în simbioză cu ciuperci endofite5, care locuiesc în țesuturile plantelor fără a le provoca daune semnificative6Ciupercile endofite sunt organisme care se formează după stabilirea unei relații simbiotice mutualiste cu gazda lor.7Acestea pot promova direct sau indirect creșterea plantelor și le pot spori adaptabilitatea la condiții adverse, inclusiv stresuri biotice și abiotice.8, 9, 10Ciupercile endofite posedă caracteristici filogenetice și caracteristici ale stilului de viață importante, cum ar fi colonizarea, dispersarea, specificitatea plantei gazdă și colonizarea diferitelor țesuturi vegetale.11Utilizarea ciupercilor endofite ca organisme endofite a atras o atenție largă a cercetărilor și a demonstrat numeroase avantaje unice față de organismele endofite tradiționale.
Beauveria bassiana și Metarhizium anisopliae pot infecta o varietate de plante, inclusiv, dar fără a se limita la, grâu, soia, orez, leguminoase, ceapă, roșii, palmier, struguri, cartofi și bumbac.12Infecția locală sau sistemică apare în principal la rădăcini, tulpini, frunze și țesuturi interne ale plantelor.11Infecția artificială prin tratarea semințelor, aplicarea foliară și irigarea solului poate promova creșterea plantelor prin infecția endofită cu fungi.13, 14, 15, 16Tratarea semințelor de culturi cu Beauveria bassiana și Metarhizium anisopliae a indus cu succes infecția endofitică în țesuturile plantelor și a promovat creșterea plantelor prin creșterea înălțimii tulpinii, a lungimii rădăcinii, a greutății proaspete a rădăcinii și a greutății proaspete a tulpinii.17, 18, 19Inocularea solului șifoliarPulverizarea cu Beauveria bassiana sunt, de asemenea, cele mai frecvent utilizate metode de aplicare, care pot promova semnificativ creșterea răsadurilor de porumb.20
Scopul acestui studiu a fost de a evalua efectele de promovare a creșterii și caracteristicile de colonizare a răsadurilor de porumb de către Beauveria bassiana și Metarhizium anisopliae și impactul acestora asupra creșterii plantelor în sistemele hidroponice.
Într-un experiment de 35 de zile, tratamentul cu ciupercile Beauveria bassiana și Metarhizium anisopliae a promovat semnificativ creșterea porumbului. După cum se arată în Figura 1, efectul stimulator al ciupercilor asupra diferitelor organe ale porumbului a depins de stadiul lor de creștere.
Creșterea răsadurilor de porumb sub diferite tratamente în timp. De la stânga la dreapta, liniile de culori diferite reprezintă răsadurile de porumb din grupul de control, grupul tratat cu Beauveria bassiana și, respectiv, grupul tratat cu Metarhizium anisopliae.
Colonizarea țesuturilor de porumb de către *Beauveria bassiana* și *Metarhizium anisopliae* a fost investigată în continuare utilizând amplificarea PCR. Tabelul 5 arată că *Beauveria bassiana* a colonizat 100% din toate țesuturile organelor de porumb la fiecare punct de prelevare (7–35 zile). Rezultate similare au fost observate pentru *Metarhizium anisopliae* în țesuturile frunzelor, dar colonizarea de către această ciupercă nu a rămas întotdeauna la 100% în tulpinile și frunzele de porumb.
Metodele de inoculare sunt cruciale pentru modelele de colonizare fungică.28Parsa și colab.29s-a constatat că *Beauveria bassiana* poate coloniza plantele endofitic atunci când este pulverizată sau udată, în timp ce colonizarea rădăcinilor este posibilă doar cu udare. La sorg, Tefera și Vidal au raportat că inocularea frunzelor a crescut rata de colonizare a *Beauveria bassiana* în tulpină, în timp ce inocularea semințelor a crescut rata de colonizare atât în rădăcini, cât și în tulpini. În acest studiu, am inoculat rădăcinile cu două ciuperci prin adăugarea unei suspensii de conidii direct în sistemul hidroponic. Această metodă poate îmbunătăți eficiența dispersării fungice, deoarece apa curgătoare poate facilita mișcarea conidiilor fungice către rădăcinile de porumb. Pe lângă metodele de inoculare, alți factori precum microorganismele din sol, temperatura, umiditatea relativă, mediul nutritiv, vârsta și speciile plantei, densitatea inoculării și speciile fungice pot influența colonizarea cu succes a diferitelor țesuturi vegetale de către ciuperci.28
În plus, amplificarea prin PCR a benzilor de ADN specifice fungilor reprezintă o metodă nouă și sensibilă pentru detectarea endofiților fungici. De exemplu, după cultivarea țesuturilor vegetale pe medii fungice selective, s-a detectat un număr mic de receptori detectori liberi (FRR) pentru *Beauveria bassiana*, dar analiza PCR a dat o detecție de 100%. Densitatea scăzută a populației de ciuperci endofite în țesuturile vegetale sau inhibarea biotică a țesuturilor vegetale poate fi cauza creșterii fungice nereușite pe medii selective. Amplificarea prin PCR poate fi aplicată în mod fiabil în studiul ciupercilor endofite.
Studiile anterioare au arătat că unii agenți patogeni endofitici ai insectelor pot acționa ca biofertilizatori prin promovarea creșterii plantelor. Jaber și colab. [16]a raportat că semințele de grâu inoculate cu Beauveria bassiana timp de 14 zile au avut o înălțime a tulpinii, o lungime a rădăcinii, o greutate a rădăcinii proaspete și o greutate a tulpinii mai mari decât plantele neinoculate. Russo și colab.[30]a raportat că pulverizarea foliară a porumbului cu Beauveria bassiana a crescut înălțimea plantei, numărul de frunze și numărul primului nod al știftului.
În studiul nostru, două ciuperci entomopatogene selectate, Beauveria bassiana și Metarhizium anisopliae, au promovat, de asemenea, semnificativ creșterea porumbului într-un sistem hidroponic de creștere a plantelor și au stabilit o colonizare sistematică a diferitelor țesuturi ale răsadurilor de porumb, ceea ce se așteaptă să promoveze creșterea pe termen lung.
În schimb, Moloignane și colab. au descoperit că, chiar și la 4 săptămâni după irigarea solului, nu au existat diferențe semnificative în ceea ce privește înălțimea plantelor, numărul de rădăcini, numărul de frunze, greutatea proaspătă și greutatea uscată între vițele tratate și cele netratate cu *Beauveria bassiana*. Acest lucru nu este surprinzător, deoarece capacitatea endofitică a anumitor tulpini fungice poate fi strâns legată de specia plantei gazdă, soiul de plantă, condițiile nutriționale și influențele de mediu. Tull și Meying au investigat efectul tratamentului semințelor cu *Beauveria bassiana* (GHA) asupra creșterii porumbului. Ei au descoperit că *Beauveria bassiana* a acționat ca promotor de creștere la porumb numai în condiții de suficiente nutrienți și nu s-a observat niciun efect stimulator în condiții de deficit de nutrienți. Astfel, mecanismul răspunsului plantelor la efectele endofitice ale fungilor este departe de a fi clar și necesită investigații suplimentare.
Am investigat efectele ciupercilor entomopatogene *Beauveria bassiana* și *Metarhizium anisopliae* ca promotori de creștere la porumb. Cu toate acestea, rămâne neclar dacă mecanismul principal este rizosferic sau endofitic. Am monitorizat dinamica populației de *Beauveria bassiana* și *Metarhizium anisopliae* în soluții hidroponice și țesuturi vegetale pentru a elucida mecanismele lor de acțiune. Folosind unități formatoare de colonii (UFC) ca indicator, am constatat că abundența de *Beauveria bassiana* și *Metarhizium anisopliae* în soluția hidroponică a scăzut rapid. După o săptămână, concentrația reziduală de *Metarhizium anisopliae* a fost mai mică de 10%, iar *Beauveria bassiana* a fost mai mică de 1%. În soluția hidroponică de porumb, ambele ciuperci au dispărut practic până în ziua 28. Experimentele de control au arătat că conidiile ambelor ciuperci și-au păstrat o viabilitate ridicată în sistemul hidroponic după o săptămână. Astfel, ciupercile endofite, influențate de aderența conidiilor, recunoașterea gazdei și căile endogene, sunt cauza principală a scăderii accentuate a abundenței fungice în sistemul hidroponic. Mai mult, funcția de promovare a creșterii ciupercilor se datorează în primul rând funcției lor endofitice, nu funcției rizosferei.
Funcțiile biologice sunt în general asociate cu densitatea populației. Numai prin cuantificarea numărului de ciuperci endofite din țesuturile vegetale putem stabili o relație între stimularea creșterii plantelor și densitatea populației de ciuperci endofite. Mecanismele prin care creșterea plantelor este stimulată în interacțiunile entomopatogene ciupercă-plantă necesită investigații suplimentare. Ciupercile entomopatogene nu numai că posedă un potențial semnificativ pentru controlul biologic al dăunătorilor, dar joacă și un rol important în stimularea creșterii plantelor, deschizând noi perspective asupra interacțiunilor ecologice dintre plante, dăunători și ciupercile entomopatogene.
Din fiecare grup experimental au fost selectați aleatoriu nouăzeci de puieți de porumb sănătoși și cu creștere uniformă. Mediul de creștere din jurul rădăcinilor fiecărui puieț a fost clătit cu grijă cu apă distilată pentru a evita deteriorarea sistemului radicular. Puieții de porumb tratați, care au avut o creștere uniformă atât în părțile supraterane, cât și în cele subterane, au fost apoi transplantați într-un sistem hidroponic de cultivare a porumbului.
Toate datele experimentale au fost analizate utilizând analiza varianței unidirecționale (ANOVA) în IBM SPSS Statistics (versiunea 20.0), iar semnificația diferențelor dintre tratamente a fost determinată utilizând testul Tukey HSD (P ≤ 0,05).
Întrucât materialul vegetal a fost achiziționat de la un distribuitor local certificat, nu a fost necesară nicio licență. Utilizarea plantelor sau a materialului vegetal în acest studiu respectă directivele internaționale, naționale și/sau instituționale relevante.
În concluzie, două ciuperci entomopatogene, *Beauveria bassiana* și *Metarhizium anisopliae*, au jucat un rol pozitiv în promovarea creșterii răsadurilor de porumb după inocularea în rizosferă cu un sistem hidroponic. Aceste două ciuperci au reușit să stabilească o colonizare sistematică a tuturor organelor și țesuturilor de porumb prin intermediul sistemului radicular în decurs de o săptămână. Dinamica populației fungice în soluția hidroponică și colonizarea fungică a țesuturilor de porumb au relevat că, pe lângă funcția rizosferei, funcția endofitică a ciupercilor a contribuit mai semnificativ la promovarea creșterii plantelor observate. Comportamentul endofitic al ciupercilor a demonstrat unele caracteristici specifice speciei. Amplificarea benzilor de ADN specifice fungilor folosind PCR s-a dovedit a fi mai sensibilă decât metodele de detectare a coloniilor care utilizează medii selective pentru fungi. Această metodă poate fi utilizată pentru a urmări mai precis colonizarea fungică și distribuția lor spațială în țesuturile vegetale. Sunt necesare cercetări suplimentare pentru a elucida mecanismele prin care plantele și dăunătorii plantelor răspund la efectele endofitice ale ciupercilor (informații suplimentare).
Seturile de date generate în timpul acestui studiu sunt disponibile de la autorul corespondent la cerere rezonabilă.
Data publicării: 20 ian. 2026