Beauveriabassiana og Metarhizium anisopliae er to av de viktigste og mest brukte entomopatogene soppene (EPF-ene) for skadedyrbekjempelse. Nyere studier har vist at de også kan fremme plantevekst etter kunstig inokulering. For å mer nøyaktig evaluere koloniserings- og vekstfremmende effekter avBeauveria bassianaog Metarhizium anisopliae på landbruksavlinger. I denne studien ble maisplanter behandlet med henholdsvis 13 Beauveria bassiana-stammer og 73 Metarhizium anisopliae-stammer som rhizosfæresopp i et hydroponisk system. Plantevekstparametere, inkludert plantehøyde, rotlengde og ferskvekt, ble overvåket og registrert i 35 sammenhengende dager for å bekrefte den vekstfremmende effekten av entomopatogen soppinokulering. Resultatene av vurderingen av soppgjenopprettingsrate (FRR) viste at både Beauveria bassiana og Metarhizium anisopliae er i stand til endofytisk kolonisering av maisvev. På dag 7 var deteksjonsraten for Beauveria bassiana 100 % i både stilker og blader, men innen dag 28 hadde deteksjonsraten i stilker sunket til 11,1 % og i blader til 22,2 %. Imidlertid ble *Beauveria bassiana* ikke påvist i røttene før dag 28, med en deteksjonsrate på 33,3 %. Gjennom observasjonsperioden ble *Metarhizium anisopliae*-stammer isolert fra plantens røtter, stilker og blader med høy deteksjonsrate. PCR-amplifisering av soppspesifikke DNA-bånd bekreftet ytterligere den systematiske koloniseringen av *Beauveria bassiana* og *Metarhizium anisopliae* i forskjellige vev. Denne metoden viste en høyere deteksjonsfølsomhet og en 100 % positiv reaksjon. Sammenlignet med startverdiene i den hydroponiske løsningen, sank sopptettheten til mindre enn 1 % innen dag 21. Dermed etablerte de to utvalgte stammene av entomopatogene sopp endofytisk kolonisering, snarere enn kolonisering, av maisens rhizosfære og fremmet veksten betydelig i et hydroponisk system. Entomopatogene sopp har et enormt potensial for bruk i økologisk landbruk, inkludert som biopesticider og biogjødsel.
Entomopatogene sopper (EPF-er) har bevist sin betydning som biologiske kontrollmidler (BCA-er) for håndtering av ulike skadedyr på grunn av deres brede vertsspekter, enkle produksjon, stabilitet og høye patogenitet.1, 2, 3I Kina brukes *Beauveria bassiana* og *Metarhizium anisopliae* kommersielt til bærekraftig bekjempelse av store maisskadegjørere (som maisborer og bomullsbollorm) for å unngå overbruk av kjemiske plantevernmidler.4I skadedyrbekjempelse med sopp er det trekantede forholdet mellom planter, skadedyr og sopp mye mer komplekst enn forholdet mellom skadedyr og sopppatogener.
Mange planter lever i symbiose med endofytiske sopp5, som bor i plantevev uten å forårsake betydelig skade på dem6Endofytiske sopper er organismer som dannes etter å ha etablert et mutualistisk symbiotisk forhold med verten sin.7De kan direkte eller indirekte fremme plantevekst og forbedre deres tilpasningsevne til ugunstige forhold, inkludert biotiske og abiotiske stressfaktorer.8, 9, 10Endofytiske sopper har viktige fylogenetiske egenskaper og livsstilstrekk, som kolonisering, spredning, vertsplantespesifisitet og kolonisering av ulike plantevev.11Bruken av endofytiske sopper som endofytiske organismer har tiltrukket seg bred forskningsoppmerksomhet og har vist mange unike fordeler i forhold til tradisjonelle endofytiske organismer.
Beauveria bassiana og Metarhizium anisopliae kan infisere en rekke planter, inkludert, men ikke begrenset til, hvete, soyabønner, ris, belgfrukter, løk, tomat, palme, drue, potet og bomull.12Lokal eller systemisk infeksjon forekommer hovedsakelig i røtter, stilker, blader og indre vev hos planter.11Kunstig infeksjon gjennom frøbehandling, bladpåføring og jordvanning kan fremme plantevekst gjennom endofytisk infeksjon av sopp.13, 14, 15, 16Frøbehandling av avlinger med Beauveria bassiana og Metarhizium anisopliae induserte vellykket endofytisk infeksjon i plantevev og fremmet plantevekst ved å øke stengelhøyde, rotlengde, rotferskvekt og stengelferskvekt.17,18,19Jordinokulering ogbladverkSprøyting av Beauveria bassiana er også de mest brukte påføringsmetodene, noe som kan fremme veksten av maisplanter betydelig.20
Målet med denne studien var å evaluere vekstfremmende effekter og koloniseringsegenskaper hos maisplanter av Beauveria bassiana og Metarhizium anisopliae og deres innvirkning på plantevekst i hydroponiske systemer.
I et 35-dagers eksperiment fremmet behandling med soppene Beauveria bassiana og Metarhizium anisopliae maisveksten betydelig. Som vist i figur 1, var soppens stimulerende effekt på ulike maisorganer avhengig av vekststadiet deres.
Vekst av maisfrøplanter under ulike behandlinger over tid. Fra venstre til høyre representerer de ulikt fargede linjene maisfrøplanter i henholdsvis kontrollgruppen, gruppen behandlet med Beauveria bassiana og gruppen behandlet med Metarhizium anisopliae.
Kolonisering av maisvev av *Beauveria bassiana* og *Metarhizium anisopliae* ble videre undersøkt ved hjelp av PCR-amplifisering. Tabell 5 viser at *Beauveria bassiana* koloniserte 100 % av alt organvev fra mais ved hvert prøvetakingspunkt (7–35 dager). Lignende resultater ble observert for *Metarhizium anisopliae* i bladvev, men koloniseringen av denne soppen forble ikke alltid på 100 % i maisstengler og -blader.
Inokulasjonsmetoder er avgjørende for soppkoloniseringsmønstre.28Parsa et al.29fant at *Beauveria bassiana* kan kolonisere planter endofytisk når de sprayes eller vannes, mens rotkolonisering bare er mulig med vanning. I sorghum rapporterte Tefera og Vidal at bladinokulering økte koloniseringsraten av *Beauveria bassiana* i stilken, mens frøinokulering økte koloniseringsraten i både røtter og stilker. I denne studien inokulerte vi røtter med to sopper ved å tilsette en konidiesuspensjon direkte til det hydroponiske systemet. Denne metoden kan forbedre effektiviteten av soppspredning, ettersom rennende vann kan legge til rette for bevegelse av soppkonidier til maisrøtter. I tillegg til inokuleringsmetoder kan andre faktorer som jordmikroorganismer, temperatur, relativ fuktighet, næringsmedium, plantens alder og art, inokuleringstetthet og sopparter påvirke den vellykkede koloniseringen av ulike plantevev av sopp.28
Videre representerer PCR-amplifisering av soppspesifikke DNA-bånd en ny og sensitiv metode for å detektere soppendofytter. For eksempel, etter dyrking av plantevev på selektive soppmedier, ble et lavt antall frie detektorreseptorer (FRR) detektert for *Beauveria bassiana*, men PCR-analyse ga 100 % deteksjon. Lav populasjonstetthet av endofytiske sopp i plantevev eller biotisk hemming av plantevev kan være årsaken til mislykket soppvekst på selektive medier. PCR-amplifisering kan brukes pålitelig til studiet av endofytiske sopp.
Tidligere studier har vist at noen endofytiske insektpatogener kan fungere som biogjødsel ved å fremme plantevekst. Jaber et al. [16]rapporterte at hvetefrø inokulert med Beauveria bassiana i 14 dager hadde større stilkhøyde, rotlengde, fersk rotvekt og stilkvekt enn uinokulerte planter. Russo et al.[30]rapporterte at bladsprøyting av mais med Beauveria bassiana økte plantens høyde, bladantall og antall første aksknutepunkter.
I vår studie fremmet to utvalgte entomopatogene sopper, Beauveria bassiana og Metarhizium anisopliae, også betydelig maisvekst i et hydroponisk plantedyrkingssystem og etablerte systematisk kolonisering av ulike vev i maisfrøplanter, noe som forventes å fremme vekst på lang sikt.
I motsetning til dette fant Moloignane et al. at selv 4 uker etter jordvanning var det ingen signifikante forskjeller i plantehøyde, rotantall, bladtall, ferskvekt og tørrvekt mellom vinranker behandlet og ubehandlet med *Beauveria bassiana*. Dette er ikke overraskende, ettersom den endofytiske kapasiteten til spesifikke soppstammer kan være nært relatert til vertsplantearten, plantekultivaren, ernæringsforhold og miljøpåvirkninger. Tull og Meying undersøkte effekten av *Beauveria bassiana* frøbehandling (GHA) på maisvekst. De fant at *Beauveria bassiana* fungerte som en vekstfremmer i mais bare under næringstilstrekkelige forhold, og ingen stimulerende effekt ble observert under næringsmangelforhold. Dermed er mekanismen for plantens respons på de endofytiske effektene av sopp langt fra klar og krever videre undersøkelse.
Vi undersøkte effektene av de entomopatogene soppene *Beauveria bassiana* og *Metarhizium anisopliae* som vekstfremmere i mais. Det er imidlertid fortsatt uklart om den primære mekanismen er rhizosfæren eller endofytisk. Vi overvåket populasjonsdynamikken til *Beauveria bassiana* og *Metarhizium anisopliae* i hydroponiske løsninger og plantevev for å belyse deres virkningsmekanismer. Ved å bruke kolonidannende enheter (CFU) som indikator, fant vi at forekomsten av *Beauveria bassiana* og *Metarhizium anisopliae* i den hydroponiske løsningen raskt minket. Etter én uke var restkonsentrasjonen av *Metarhizium anisopliae* mindre enn 10 %, og *Beauveria bassiana* var mindre enn 1 %. I den hydroponiske maisløsningen forsvant begge soppene praktisk talt innen dag 28. Kontrolleksperimenter viste at konidier fra begge soppene beholdt høy levedyktighet i det hydroponiske systemet etter én uke. Dermed er endofytiske sopper, påvirket av konidial adhesjon, vertsgjenkjenning og endogene veier, den primære årsaken til den kraftige nedgangen i soppforekomst i det hydroponiske systemet. Videre skyldes soppens vekstfremmende funksjon primært deres endofytiske funksjon, ikke rhizosfærefunksjon.
Biologiske funksjoner er generelt assosiert med populasjonstetthet. Bare ved å kvantifisere antallet endofytiske sopper i plantevev kan vi etablere en sammenheng mellom plantevekststimulering og populasjonstetthet av endofytiske sopp. Mekanismene som plantevekst stimuleres gjennom i entomopatogene sopp-plante-interaksjoner krever videre undersøkelse. Entomopatogene sopper har ikke bare et betydelig potensial for biologisk skadedyrbekjempelse, men spiller også en viktig rolle i å stimulere plantevekst, noe som åpner for nye perspektiver på de økologiske interaksjonene mellom planter, skadedyr og entomopatogene sopp.
Nitti jevnt voksende og sunne maisplanter ble tilfeldig valgt fra hver forsøksgruppe. Vekstmediet rundt røttene til hver frøplante ble nøye skylt med destillert vann for å unngå å skade rotsystemet. De behandlede maisplantene, som hadde jevn vekst i både over- og underjordiske deler, ble deretter transplantert til et hydroponisk maisdyrkingssystem.
Alle eksperimentelle data ble analysert ved hjelp av enveis variansanalyse (ANOVA) i IBM SPSS Statistics (versjon 20.0), og signifikansen av forskjeller mellom behandlingene ble bestemt ved hjelp av Tukeys HSD-test (P ≤ 0,05).
Siden plantematerialet ble kjøpt fra en lokal sertifisert distributør, var det ikke nødvendig med lisens. Bruken av planter eller plantemateriale i denne studien er i samsvar med relevante internasjonale, nasjonale og/eller institusjonelle retningslinjer.
Avslutningsvis spilte to entomopatogene sopper, *Beauveria bassiana* og *Metarhizium anisopliae*, en positiv rolle i å fremme veksten av maisplanter etter rhizosfære-inokulering med et hydroponisk system. Disse to soppene var i stand til å etablere systematisk kolonisering av alle maisorganer og -vev gjennom rotsystemet innen én uke. Sopppopulasjonsdynamikk i den hydroponiske løsningen og soppkolonisering av maisvev viste at, i tillegg til rhizosfærefunksjonen, bidro soppens endofytiske funksjon i større grad til den observerte plantevekstfremmingen. Soppens endofytiske oppførsel viste noen artsspesifikke egenskaper. Amplifiseringen av soppspesifikke DNA-bånd ved bruk av PCR viste seg å være mer følsom enn kolonideteksjonsmetoder som bruker soppselektive medier. Denne metoden kan brukes til å spore soppkolonisering og deres romlige fordeling i plantevev mer nøyaktig. Ytterligere forskning er nødvendig for å belyse mekanismene som planter og planteskadegjørere reagerer på de endofytiske effektene av sopp (ytterligere informasjon).
Datasettene som genereres i løpet av denne studien er tilgjengelige fra den korresponderende forfatteren på rimelig forespørsel.
Publisert: 20. januar 2026