METARHIZIUM ANISOPLIAE: KENMERKEN, TAXONOMIE, MORFOLOGIE - BIOLOGIE - 2026

Metarhizium anisopliae is een mitosporische of anamorfe schimmel van ongeslachtelijke voortplanting, die veel wordt gebruikt als entomopathogeen voor biologische bestrijding. Het heeft het vermogen om een ​​breed scala aan insectenplagen van verschillende planten van agrarisch belang te parasiteren en te elimineren.

Deze schimmel heeft bijzondere adaptieve eigenschappen om saprofytisch te overleven op organisch materiaal en als parasiet op insecten. De meeste plaaginsecten voor commerciële gewassen zijn vatbaar voor aantasting door deze entomopathogene schimmel.

Groene muscardina veroorzaakt door Metarhizium anisopliae. Bron: Chengshu Wang en Yuxian Xia, via Wikimedia Commons

Als saprofytisch levensorganisme is het aangepast aan verschillende omgevingen waar het mycelium, conidioforen en conidia ontwikkelt. Dit vermogen vergemakkelijkt de reproductie ervan op laboratoriumniveau door middel van eenvoudige voortplantingstechnieken die als biocontroller kunnen worden gebruikt.

In feite is deze entomopathogene schimmel de natuurlijke vijand van een groot aantal insectensoorten in verschillende agro-ecosystemen. De gastheren zijn volledig bedekt met een groen mycelium, verwijzend naar de ziekte die groene muscardina wordt genoemd.

De levenscyclus van het entomopathogeen Metarhizium anisopliae verloopt in twee fasen, een cellulaire infectieve fase en een andere saprofytische fase. De besmettelijke in het geparasiteerde insect en in de saprofiet maakt gebruik van de voedingsstoffen van het lijk om zich te vermenigvuldigen.

In tegenstelling tot ziekteverwekkers zoals virussen en bacteriën die door de ziekteverwekker moeten worden ingenomen om te kunnen werken, werkt de Metarhizium-schimmel bij contact. In dit geval kunnen de sporen ontkiemen en het interieur binnendringen en het cuticulaire membraan van de gastheer infecteren.

kenmerken

Metarhizium anisopliae is een breedspectrumpathogene schimmel, die zich in de bodem en overblijfselen van geparasiteerde insecten bevindt. Vanwege zijn potentieel als ecologisch alternatief, is het de ideale vervanger voor de landbouwchemicaliën die worden gebruikt bij de integrale beheersing van ongedierte van economisch belang.

Infectie van M. anisopliae begint met de hechting van de conidia van de schimmel aan de cuticula van het gastheerinsect. Later, door de enzymatische activiteit tussen beide structuren en de mechanische actie, vindt kieming en penetratie plaats.

Enzymen die betrokken zijn bij de herkenning, adhesie en pathogenese van de cuticula van de gastheer bevinden zich in de schimmelcelwand. Deze eiwitten omvatten fosfolipasen, proteasen, dismutasen en adhesinen, die ook werken bij de adhesie-, osmose- en morfogeneseprocessen van de schimmel.

Over het algemeen werken deze schimmels traag wanneer de omgevingsomstandigheden ongunstig zijn. Gemiddelde temperaturen tussen 24 en 28 ºC en een hoge relatieve vochtigheid zijn ideaal voor een effectieve ontwikkeling en entomopathogene werking.

De ziekte van groene muscardina veroorzaakt door M. anisopliae wordt gekenmerkt door de groene verkleuring van de sporen op de gekoloniseerde gastheer. Zodra het insect is binnengedrongen, bedekt het mycelium het oppervlak, waar de structuren vruchtbaar worden en sporenvorming vertonen, waardoor het oppervlak van de gastheer wordt bedekt.

In dit opzicht duurt de infectie ongeveer een week voordat het insect stopt met eten en sterft. Van de verschillende plagen die het bestrijdt, is het zeer effectief tegen insecten van de orde coleoptera, lepidoptera en homoptera, in het bijzonder larven.

De schimmel M. anisopliae als biocontroller wordt op de markt gebracht in sporenformuleringen gemengd met inerte materialen om zijn levensvatbaarheid te behouden. De geschikte manier voor de toepassing ervan is door middel van ontsmetting, manipulatie van de omgeving en inenting.

Morfologie

Op laboratoriumniveau laten de kolonies van M. anisopliae een effectieve ontwikkeling zien in PDA-kweekmedia (Papa-dextrorse-agar). De cirkelvormige kolonie vertoont aanvankelijk een witte micellaire groei en vertoont kleurvariaties wanneer de schimmel sporuleert.

Metarhizium anisopliae phialide. Bron: naro.affrc.go.jp

Wanneer het vermenigvuldigingsproces van de conidia begint, wordt een olijfgroene verkleuring waargenomen op het micellaire oppervlak. Aan de onderkant van de capsule wordt een lichtgele verkleuring waargenomen met diffuus gele pigmenten in het midden.

Conidioforen groeien uit mycelium in een onregelmatige vorm met twee tot drie takken op elk septum. Deze conidioforen hebben een lengte van 4 tot 14 micron en een diameter van 1,5 tot 2,5 micron.

De fialiden zijn structuren die worden gegenereerd in het mycelium, de plaats waar de conidia loskomen. Bij M. anisopliae zijn ze dun aan de top, 6 tot 15 micron lang en 2 tot 5 micron in diameter.

Wat betreft de conidia, het zijn eencellige structuren, cilindrisch en afgeknot, met lange kettingen, hyaline tot groenachtig. Conidia zijn 4 tot 10 micron lang en 2 tot 4 micron in diameter.

Taxonomie

Het geslacht Metarhizium werd aanvankelijk beschreven door Sorokin (1883) die Anisoplia austriaca-larven infecteerde en een ziekte veroorzaakte die bekend staat als groene muscardina. De naam Entomophthora anisopliae werd aanvankelijk voorgesteld door Metschnikoff voor schimmelisolaten, later werd het Isaria destructor genoemd.

Meer gedetailleerde studies van de taxonomie van het geslacht, geconcludeerd door het te classificeren als Metarhizium sorokin. Momenteel wordt de soort M. anisopliae, genoemd door Metschnikoff, beschouwd als het representatieve organisme van het geslacht Metarhizium.

Verschillende isolaten van de Metarhizium-schimmel zijn specifiek, daarom zijn ze aangewezen als nieuwe variëteiten. Ze zijn momenteel echter geclassificeerd als Metarhizium anisopliae, Metarhizium majus en Metarhizium acridum-soorten.

Evenzo zijn sommige soorten hernoemd, Metarhizium taii heeft vergelijkbare kenmerken als Metarhizium guizhouense. Een commerciële stam van M. anisopliae, M. anisopliae (43) die een specifieke vijand is van coleopterans, wordt nu Metarhizium brunneum genoemd.

De soort Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin (1883), maakt deel uit van het geslacht Metarhizium beschreven door Sorokin (1883). Taxonomisch behoort het tot de Clavicipitaceae-familie, Hypocreales-orde, Sordariomycetes-klasse, Ascomycota-divisie, van het Fungi-koninkrijk.

Levenscyclus

De Metarhizium anisopliae-schimmel initieert pathogenese door het adhesieproces van conidia op het cuticulaire membraan van de gastheer. Later treden de fasen van kieming, groei van appressoria of insertie, kolonisatie en reproductiestructuren op.

Sporen of conidiën uit de grond of besmette insectenresten dringen de cuticula van nieuwe gastheren binnen. Met tussenkomst van mechanische en chemische processen ontwikkelen zich het appressorium en de kiembuis die het inwendige van het insect binnendringt.

Over het algemeen vindt kieming onder gunstige omstandigheden plaats binnen 12 uur na inoculatie. Evenzo vindt de vorming van appressoria en het binnendringen van de kiembuis of haustoria plaats tussen 12 en 18 uur.

Het fysieke mechanisme dat penetratie mogelijk maakt, is de druk die wordt uitgeoefend door de appressoria, die het cuticulaire membraan breekt. Het chemische mechanisme is de werking van protease-, kinase- en lipase-enzymen die membranen afbreken op de plaats van insertie.

Zodra het insect is doorgedrongen, vertakken de hyfen zich naar binnen en vallen de prooi na 3-4 dagen volledig binnen. Vervolgens worden de voortplantingsstructuren, conidioforen en conidia gevormd, die de pathogenese van de gastheer na 4-5 dagen voltooit.

De dood van het insect vindt plaats door de besmetting van gifstoffen die worden geproduceerd door de entomopathogene schimmel. De biocontroller synthetiseert de toxines dextruxine, protodextruxine en demethyldextruxine met een hoge mate van toxiciteit voor geleedpotigen en nematoden.

De invasie van de gastheer is afhankelijk van de temperatuur en relatieve vochtigheid van de omgeving. Evenzo de beschikbaarheid van voedingsstoffen op het cuticulaire membraan van het insect en het vermogen om gastheren te detecteren die vatbaar zijn voor kolonisatie.

Groene muscardina

De ziekte van groene muscardina veroorzaakt door Metarhizium anisopliae vertoont verschillende symptomen bij geïnfecteerde larven, nimfen of volwassen dieren. Onrijpe vormen verminderen de vorming van slijm, hebben de neiging weg te bewegen van de aanvalsplaats of de beweging ervan te verlammen.

Volwassenen verminderen hun bewegings- en vluchtgebied, stoppen met eten en vrouwtjes leggen geen eieren. Verontreinigde insecten sterven meestal op plaatsen ver van de infectieplaats, wat de verspreiding van de ziekte bevordert.

De ziektecyclus kan tussen de 8 en 10 dagen duren, afhankelijk van de omgevingsomstandigheden, voornamelijk vochtigheid en temperatuur. Na de dood van de gastheer is het volledig bedekt met een wit mycelium en opeenvolgende groene sporen, kenmerkend voor groene muscardina.

Biologische bestrijding

De Metarhizium anisopliae-schimmel is een van de meest bestudeerde en gebruikte entomopathogenen bij de biologische bestrijding van ongedierte. De sleutelfactor voor de succesvolle kolonisatie van een gastheer is de penetratie van de schimmel en de daaropvolgende vermenigvuldiging.

Zodra de schimmel zich in het insect heeft gevestigd, treedt de proliferatie van filamenteuze hyfen op en worden er mycotoxinen gegenereerd die de gastheer inactiveren. De dood van de gastheer vindt ook plaats door pathologische veranderingen en mechanische effecten op interne organen en weefsels.

Biologische bestrijding wordt uitgevoerd door producten toe te passen die zijn geformuleerd op basis van concentraties van sporen of conidiën van de schimmel in commerciële producten. Conidia worden gemengd met inerte materialen, zoals oplosmiddelen, klei, talk, emulgatoren en andere natuurlijke toevoegingen.

Deze materialen mogen de levensvatbaarheid van de schimmel niet aantasten en moeten onschadelijk zijn voor het milieu en het gewas. Bovendien moeten ze optimale fysieke omstandigheden bieden die het mengen en aanbrengen van het product vergemakkelijken en goedkoop zijn.

Het succes van biologische bestrijding door entomopathogenen hangt af van de effectieve formulering van het commerciële product. Inclusief de levensvatbaarheid van het micro-organisme, het materiaal dat in de formulering wordt gebruikt, de opslagomstandigheden en de toepassingsmethode.

Actiemodus

Het inoculum van toepassingen van formuleringen met de M. anisopliae-schimmel dient om larven, hyfen of volwassen dieren te besmetten. Verontreinigde gastheren migreren naar andere plaatsen in het gewas waar ze sterven en de ziekte verspreiden door sporulatie van de schimmel.

De werking van wind, regen en dauw vergemakkelijkt de verspreiding van de conidia naar andere delen van de plant. De insecten worden tijdens hun foeragerende activiteit blootgesteld aan de adhesie van sporen.

De omgevingsfactoren bevorderen de ontwikkeling en verspreiding van de conidia, waarbij de onvolgroeide stadia van het insect het meest vatbaar zijn. Door nieuwe infecties worden secundaire haarden gecreëerd, waardoor de epizoötie wordt verspreid die in staat is om de pest volledig te beheersen.

Biologische bestrijding van de bananensnuitkever

De snuitkever (Cosmopolites sordidus Germar) is een belangrijke plaag van de teelt van musaceae (weegbree en banaan), voornamelijk in de tropen. De verspreiding ervan wordt voornamelijk veroorzaakt door het beheer dat de mens uitvoert bij het zaaien en oogsten.

Banana Black Weevil. Bron: mezfer.com.mx

De larve is de veroorzaker van de schade die in de wortelstok wordt veroorzaakt. De snuitkever in zijn larvale stadium is zeer actief en vraatzuchtig en veroorzaakt perforaties die het wortelstelsel van de plant aantasten.

De galerijen die in de wortelstok worden gevormd, vergemakkelijken de besmetting met micro-organismen die het vaatweefsel van de plant rotten. Bovendien verzwakt de plant en heeft hij de neiging om te kantelen door de werking van harde wind.

De gebruikelijke bestrijding is gebaseerd op het gebruik van chemische insecticiden, maar het negatieve effect op het milieu heeft geleid tot het zoeken naar nieuwe alternatieven. Momenteel hebben het gebruik van entomopathogene schimmels zoals Metarhizium anisopliae goede resultaten opgeleverd in veldproeven.

Uitstekende resultaten zijn verkregen in Brazilië en Ecuador (mortaliteit van 85-95%) met M. anisopliae op rijst als inoculatiemateriaal. De strategie is om geïnfecteerde rijst op stukjes stengel rond de plant te leggen, het insect wordt aangetrokken en raakt besmet met de ziekteverwekker.

Biologische bestrijding van larven

Fall Armyworm

Fall Armyworm (Spodoptera frugiperda) is een van de meest schadelijke plagen van granen zoals sorghum, maïs en voedergewassen. Bij maïs is het zeer schadelijk wanneer het het gewas vóór 30 dagen aantast, met hoogtes tussen 40 en 60 cm.

Fall Armyworm. Bron: zie pagina voor auteur, via Wikimedia Commons

In dit opzicht heeft chemische bestrijding het insect in staat gesteld om een ​​grotere weerstand te bereiken, natuurlijke vijanden uit te schakelen en schade aan het milieu te veroorzaken. Het gebruik van M. anisopliae als alternatief voor biologische bestrijding heeft goede resultaten opgeleverd, aangezien S. frugiperda gevoelig is.

De beste resultaten zijn verkregen bij gebruik van gesteriliseerde rijst als middel om het inoculum in de cultuur te dispergeren. Aanvragen indienen na 10 dagen en vervolgens na 8 dagen, waarbij de formulering wordt aangepast op 1 × 10 ¹² conidia per hectare.

Witte wormlarven

Keverlarven voeden zich met organisch materiaal en wortels van economisch belangrijke gewassen. De soort Hylamorpha elegans (Burmeister) genaamd groene kip, is in zijn larvale stadium een ​​tarwe-plaag (Triticum aestivum L.).

Witte wormlarve. Bron: invasive.org

De schade veroorzaakt door de larven treedt op ter hoogte van het wortelsysteem, waardoor de planten verzwakken, verwelken en hun blad verliezen. De levenscyclus van de kever duurt een jaar en in de tijd van de grootste incidentie worden totaal verwoeste teeltgebieden waargenomen.

Chemische bestrijding is niet effectief geweest vanwege de migratie van larven in de behandelde bodems. Geassocieerd met verhoogde weerstand, hogere productiekosten en milieuverontreiniging.

Het gebruik van Metarhizium anisopliae als antagonist en biocontroller heeft tot 50% mortaliteit bij larvale populaties bereikt. Hoewel de resultaten op laboratoriumniveau zijn verkregen, wordt verwacht dat veldanalyses vergelijkbare resultaten zullen opleveren.

Referenties

1. Acuña Jiménez, M., García Gutiérrez, C., Rosas García, NM, López Meyer, M., en Saínz Hernández, JC (2015). Formulering van Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin met biologisch afbreekbare polymeren en hun virulentie tegen Heliothis virescens (Fabricius). International Journal of Environmental Pollution, 31 (3), 219-226.
2. Arguedas, M., Álvarez, V., en Bonilla, R. (2008). Werkzaamheid van de entomopathogene schimmel "Metharrizium anisopliae" bij de bestrijding van "Boophilus microplus" (Acari: ixodidae). Costa Ricaanse agronomie: Journal of Agricultural Sciences, 32 (2), 137-147.
3. Carballo, M. (2001). Opties voor het beheer van de bananensnuitkever. Geïntegreerde plaagbestrijding (Costa Rica) Nº, 59.
4. Castillo Zeno Salvador (2005) Gebruik van Metarhizium anisopliae voor de biologische bestrijding van spittlebug (Aeneolamia spp. En Prosapia spp.) In Brachiaria decumbens graslanden in El Petén, Guatemala (masterproef) Opgehaald van: catie.ac.cr
5. Greenfield, BP, Lord, AM, Dudley, E., & Butt, TM (2014). Conidia van de insectenpathogene schimmel, Metarhizium anisopliae, hechten niet aan de cuticula van muggenlarven. Royal Society open science, 1 (2), 140193.
6. González-Castillo, M., Aguilar, CN en Rodríguez-Herrera, R. (2012). Insectenbestrijding in de landbouw met entomopathogene schimmels: uitdagingen en perspectieven. Wetenschappelijke Rev. van de Autonome Universiteit van Coahuila, 4 (8).
7. Lezama, R., Molina, J., López, M., Pescador, A., Galindo, E., Ángel, CA, & Michel, AC (2005). Effect van de entomopathogene schimmel Metarhizium anisopliae op de bestrijding van de herfstlegerworm van maïs in het veld. Vooruitgang in landbouwonderzoek, 9 (1).
8. Rodríguez, M., Frankrijk, A., & Gerding, M. (2004). Evaluatie van twee stammen van de schimmel Metarhizium Anisopliae var. Anisopliae (Metsh.) Voor de bestrijding van witte wormlarven Hylamorpha elegans Burm. (Coleoptera: Scarabaeidae). Technische landbouw, 64 (1), 17-24.