БоверияMetarhizium bassiana и Metarhizium anisopliae — два наиболее важных и широко используемых энтомопатогенных гриба (ЭПГ) для борьбы с вредителями. Недавние исследования показали, что они также могут стимулировать рост растений после искусственного заражения. Для более точной оценки колонизационного и ростостимулирующего действия этих грибов...Beauveria bassianaВ данном исследовании, посвященном изучению влияния энтомопатогенных грибов на рост сельскохозяйственных культур, рассаду кукурузы обрабатывали 13 штаммами Beauveria bassiana и 73 штаммами Metarhizium anisopliae в качестве ризосферных грибов в гидропонной системе. Параметры роста растений, включая высоту растений, длину корней и свежую массу, контролировались и регистрировались в течение 35 дней подряд для подтверждения стимулирующего роста эффекта инокуляции энтомопатогенными грибами. Результаты оценки коэффициента восстановления грибов (FRR) показали, что как Beauveria bassiana, так и Metarhizium anisopliae способны к эндофитной колонизации тканей кукурузы. На 7-й день уровень обнаружения Beauveria bassiana составлял 100% как в стеблях, так и в листьях, но к 28-му дню уровень обнаружения в стеблях снизился до 11,1%, а в листьях — до 22,2%. Однако гриб *Beauveria bassiana* не был обнаружен в корнях до 28-го дня, с частотой обнаружения 33,3%. В течение всего периода наблюдения штаммы *Metarhizium anisopliae* были выделены из корней, стеблей и листьев растения с высокой частотой обнаружения. ПЦР-амплификация специфических для грибов ДНК-полос дополнительно подтвердила систематическую колонизацию *Beauveria bassiana* и *Metarhizium anisopliae* в различных тканях; этот метод продемонстрировал более высокую чувствительность обнаружения и 100% положительную реакцию. По сравнению с исходными значениями в гидропонном растворе, к 21-му дню плотность грибов снизилась до менее чем 1%. Таким образом, два выбранных штамма энтомопатогенных грибов успешно установили эндофитную колонизацию, а не колонизацию, ризосферы кукурузы и значительно способствовали ее росту в гидропонной системе. Энтомопатогенные грибы обладают огромным потенциалом для использования в органическом земледелии, в том числе в качестве биопестицидов и биоудобрений.
Энтомопатогенные грибы (ЭПГ) доказали свою важность в качестве агентов биологического контроля (АБК) для борьбы с различными вредителями благодаря широкому кругу хозяев, простоте производства, стабильности и высокой патогенности.1,2,3В Китае *Beauveria bassiana* и *Metarhizium anisopliae* используются в коммерческих целях для устойчивого контроля основных вредителей кукурузы (таких как кукурузный мотыль и хлопковая совка) с целью предотвращения чрезмерного использования химических пестицидов.4В борьбе с вредителями с помощью грибов взаимосвязь между растениями, вредителями и грибами в рамках треугольной модели гораздо сложнее, чем взаимосвязь между вредителями и грибковыми патогенами.
Многие растения живут в симбиозе с эндофитными грибами.5которые обитают в тканях растений, не причиняя им существенного вреда.6Эндофитные грибы — это организмы, которые образуются после установления взаимовыгодных симбиотических отношений со своим хозяином.7Они могут прямо или косвенно способствовать росту растений и повышать их адаптивность к неблагоприятным условиям, включая биотические и абиотические стрессы.8, 9, 10Эндофитные грибы обладают важными филогенетическими характеристиками и особенностями образа жизни, такими как колонизация, распространение, специфичность к растениям-хозяевам и колонизация различных тканей растений.11Использование эндофитных грибов в качестве эндофитных организмов привлекло широкое внимание исследователей и продемонстрировало множество уникальных преимуществ по сравнению с традиционными эндофитными организмами.
Грибы Beauveria bassiana и Metarhizium anisopliae могут поражать самые разные растения, включая, помимо прочих, пшеницу, сою, рис, бобовые, лук, томаты, пальмы, виноград, картофель и хлопок.12Местное или системное поражение поражает преимущественно корни, стебли, листья и внутренние ткани растений.11Искусственное заражение посредством обработки семян, внекорневой подкормки и полива почвы может способствовать росту растений за счет эндофитного заражения грибами.13,14,15,16Обработка семян сельскохозяйственных культур грибами Beauveria bassiana и Metarhizium anisopliae успешно индуцировала эндофитное заражение в тканях растений и способствовала росту растений за счет увеличения высоты стебля, длины корней, свежей массы корней и свежей массы стебля.17,18,19Инокуляция почвы илистовойОпрыскивание Beauveria bassiana также является наиболее распространенным методом применения, который может значительно способствовать росту рассады кукурузы.20
Целью данного исследования было оценить стимулирующее рост действие и характеристики колонизации рассады кукурузы грибами Beauveria bassiana и Metarhizium anisopliae, а также их влияние на рост растений в гидропонных системах.
В 35-дневном эксперименте обработка грибами Beauveria bassiana и Metarhizium anisopliae значительно стимулировала рост кукурузы. Как показано на рисунке 1, стимулирующее воздействие грибов на различные органы кукурузы зависело от стадии их роста.
Рост всходов кукурузы при различных обработках с течением времени. Слева направо линии разного цвета представляют всходы кукурузы в контрольной группе, группе, обработанной Beauveria bassiana, и группе, обработанной Metarhizium anisopliae, соответственно.
Колонизация тканей кукурузы грибами *Beauveria bassiana* и *Metarhizium anisopliae* была дополнительно исследована с помощью ПЦР-амплификации. В таблице 5 показано, что *Beauveria bassiana* колонизировала 100% всех тканей органов кукурузы в каждой точке отбора проб (7–35 дней). Аналогичные результаты наблюдались для *Metarhizium anisopliae* в тканях листьев, но колонизация этим грибом не всегда оставалась на уровне 100% в стеблях и листьях кукурузы.
Методы инокуляции имеют решающее значение для изучения закономерностей колонизации грибами.28Парса и др.29Было установлено, что *Beauveria bassiana* может колонизировать растения эндофитно при опрыскивании или поливе, тогда как колонизация корней возможна только при поливе. В случае сорго Тефера и Видаль сообщили, что инокуляция листьев увеличивала скорость колонизации *Beauveria bassiana* в стебле, тогда как инокуляция семян увеличивала скорость колонизации как в корнях, так и в стеблях. В этом исследовании мы инокулировали корни двумя грибами, добавляя суспензию конидий непосредственно в гидропонную систему. Этот метод может повысить эффективность распространения грибов, поскольку проточная вода может облегчить перемещение грибковых конидий к корням кукурузы. Помимо методов инокуляции, на успешную колонизацию различных тканей растений грибами могут влиять и другие факторы, такие как почвенные микроорганизмы, температура, относительная влажность, питательная среда, возраст и вид растений, плотность инокуляции и вид гриба.28
Кроме того, ПЦР-амплификация специфических для грибов ДНК-полос представляет собой новый и чувствительный метод обнаружения грибных эндофитов. Например, после культивирования растительных тканей на селективных средах для грибов было обнаружено небольшое количество свободных рецепторов детектора (FRR) для *Beauveria bassiana*, но ПЦР-анализ показал 100% обнаружение. Низкая плотность популяции эндофитных грибов в растительных тканях или биотическое ингибирование растительных тканей могут быть причиной неудачного роста грибов на селективных средах. ПЦР-амплификация может быть надежно применена для изучения эндофитных грибов.
Предыдущие исследования показали, что некоторые эндофитные патогены насекомых могут действовать как биоудобрения, стимулируя рост растений. Джабер и др. [16]Сообщается, что семена пшеницы, инокулированные Beauveria bassiana в течение 14 дней, имели большую высоту стебля, длину корней, свежую массу корней и массу стебля, чем неинокулированные растения. Руссо и др.[30]Сообщается, что внекорневая подкормка кукурузы Beauveria bassiana увеличила высоту растений, количество листьев и количество первых узлов на початке.
В нашем исследовании два выбранных энтомопатогенных гриба, Beauveria bassiana и Metarhizium anisopliae, также значительно способствовали росту кукурузы в гидропонной системе выращивания растений и обеспечили систематическую колонизацию различных тканей рассады кукурузы, что, как ожидается, будет способствовать росту в долгосрочной перспективе.
В противоположность этому, Молуаньян и др. обнаружили, что даже через 4 недели после полива почвы не было существенных различий в высоте растений, количестве корней, количестве листьев, свежей и сухой массе виноградных лоз, обработанных и необработанных *Beauveria bassiana*. Это неудивительно, поскольку эндофитная способность конкретных штаммов грибов может быть тесно связана с видом растения-хозяина, сортом растения, питательными условиями и влиянием окружающей среды. Тулл и Мейинг исследовали влияние обработки семян *Beauveria bassiana* (GHA) на рост кукурузы. Они обнаружили, что *Beauveria bassiana* действовала как стимулятор роста кукурузы только в условиях достаточного количества питательных веществ, и никакого стимулирующего эффекта не наблюдалось в условиях дефицита питательных веществ. Таким образом, механизм реакции растений на эндофитное действие грибов далек от ясности и требует дальнейшего исследования.
Мы исследовали влияние энтомопатогенных грибов *Beauveria bassiana* и *Metarhizium anisopliae* в качестве стимуляторов роста кукурузы. Однако остается неясным, является ли основным механизмом ризосферный или эндофитный. Мы отслеживали динамику популяций *Beauveria bassiana* и *Metarhizium anisopliae* в гидропонных растворах и тканях растений, чтобы выяснить механизмы их действия. Используя колониеобразующие единицы (КОЕ) в качестве индикатора, мы обнаружили, что численность *Beauveria bassiana* и *Metarhizium anisopliae* в гидропонном растворе быстро снижалась. Через неделю остаточная концентрация *Metarhizium anisopliae* составляла менее 10%, а *Beauveria bassiana* — менее 1%. В гидропонном растворе кукурузы оба гриба практически исчезли к 28-му дню. Контрольные эксперименты показали, что конидии обоих грибов сохранили высокую жизнеспособность в гидропонной системе после одной недели. Таким образом, эндофитные грибы, на которые влияют адгезия конидий, распознавание хозяина и эндогенные пути, являются основной причиной резкого снижения численности грибов в гидропонной системе. Кроме того, стимулирующая рост функция грибов в первую очередь обусловлена их эндофитной функцией, а не функцией ризосферы.
Биологические функции, как правило, связаны с плотностью популяции. Только количественно оценив количество эндофитных грибов в тканях растений, мы можем установить взаимосвязь между стимуляцией роста растений и плотностью популяции эндофитных грибов. Механизмы, посредством которых стимулируется рост растений во взаимодействии энтомопатогенных грибов с растениями, требуют дальнейшего исследования. Энтомопатогенные грибы не только обладают значительным потенциалом для биологического контроля вредителей, но и играют важную роль в стимуляции роста растений, открывая новые перспективы в изучении экологических взаимодействий между растениями, вредителями и энтомопатогенными грибами.
Из каждой экспериментальной группы случайным образом отбирали девяносто равномерно растущих и здоровых саженцев кукурузы. Почвенную смесь вокруг корней каждого саженца тщательно промывали дистиллированной водой, чтобы избежать повреждения корневой системы. Обработанные саженцы кукурузы, имевшие равномерный рост как надземной, так и подземной части, затем пересаживали в гидропонную систему для выращивания кукурузы.
Все экспериментальные данные были проанализированы с использованием однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) в программе IBM SPSS Statistics (версия 20.0), а значимость различий между вариантами обработки определялась с помощью критерия Тьюки (HSD) (P ≤ 0,05).
Поскольку растительный материал был приобретен у местного сертифицированного дистрибьютора, лицензия не требовалась. Использование растений или растительного материала в данном исследовании соответствует соответствующим международным, национальным и/или институциональным руководящим принципам.
В заключение, два энтомопатогенных гриба, *Beauveria bassiana* и *Metarhizium anisopliae*, сыграли положительную роль в стимулировании роста рассады кукурузы после инокуляции ризосферы в гидропонной системе. Эти два гриба смогли установить систематическую колонизацию всех органов и тканей кукурузы через корневую систему в течение одной недели. Динамика популяции грибов в гидропонном растворе и колонизация грибами тканей кукурузы показали, что, помимо функции ризосферы, эндофитная функция грибов внесла более значительный вклад в наблюдаемое стимулирование роста растений. Эндофитное поведение грибов продемонстрировало некоторые видоспецифические характеристики. Амплификация специфических для грибов полос ДНК с помощью ПЦР оказалась более чувствительной, чем методы обнаружения колоний с использованием селективных для грибов сред. Этот метод может быть использован для более точного отслеживания колонизации грибами и их пространственного распределения в тканях растений. Необходимы дальнейшие исследования для выяснения механизмов, посредством которых растения и вредители растений реагируют на эндофитное воздействие грибов (дополнительная информация).
Наборы данных, полученные в ходе этого исследования, могут быть предоставлены соответствующим автором по обоснованному запросу.
Дата публикации: 20 января 2026 г.