BeauveriaMetarhizium bassiana en Metarhizium anisopliae zijn twee van de belangrijkste en meest gebruikte entomopathogene schimmels (EPF's) voor de bestrijding van plagen. Recente studies hebben aangetoond dat ze na kunstmatige inoculatie ook de plantengroei kunnen bevorderen. Om de kolonisatie- en groeibevorderende effecten van deze schimmels nauwkeuriger te evalueren, is verder onderzoek nodig.Beauveria bassianaIn deze studie, waarin de effecten van Beauveria bassiana en Metarhizium anisopliae op landbouwgewassen werden onderzocht, werden maïszaailingen behandeld met respectievelijk 13 Beauveria bassiana-stammen en 73 Metarhizium anisopliae-stammen als rhizosfeer-schimmels in een hydrocultuursysteem. Plantgroeiparameters, waaronder planthoogte, wortellengte en versgewicht, werden gedurende 35 opeenvolgende dagen gemonitord en geregistreerd om het groeibevorderende effect van de entomopathogene schimmelinoculatie te bevestigen. De resultaten van de beoordeling van het schimmelherstelpercentage (FRR) toonden aan dat zowel Beauveria bassiana als Metarhizium anisopliae in staat zijn tot endofytische kolonisatie van maïsweefsels. Op dag 7 was het detectiepercentage van Beauveria bassiana 100% in zowel stengels als bladeren, maar op dag 28 daalde het detectiepercentage in stengels tot 11,1% en in bladeren tot 22,2%. Beauveria bassiana werd echter pas op dag 28 in de wortels aangetroffen, met een detectiepercentage van 33,3%. Gedurende de gehele observatieperiode werden Metarhizium anisopliae-stammen geïsoleerd uit de wortels, stengels en bladeren van de plant met een hoog detectiepercentage. PCR-amplificatie van schimmelspecifieke DNA-banden bevestigde verder de systematische kolonisatie van Beauveria bassiana en Metarhizium anisopliae in verschillende weefsels; deze methode vertoonde een hogere detectiegevoeligheid en een 100% positieve reactie. Vergeleken met de beginwaarden in de hydrocultuuroplossing was de schimmeldichtheid op dag 21 gedaald tot minder dan 1%. De twee geselecteerde stammen van entomopathogene schimmels hebben dus met succes een endofytische kolonisatie, in plaats van kolonisatie, van de maïsrhizosfeer tot stand gebracht en de groei ervan in een hydrocultuursysteem aanzienlijk bevorderd. Entomopathogene schimmels hebben een enorm potentieel voor gebruik in de biologische landbouw, onder andere als biopesticiden en biobemesting.
Entomopathogene schimmels (EPF's) hebben hun belang bewezen als biologische bestrijdingsmiddelen (BCA's) voor de bestrijding van diverse plagen, vanwege hun brede gastheerbereik, gemakkelijke productie, stabiliteit en hoge pathogeniciteit.1,2,3In China worden *Beauveria bassiana* en *Metarhizium anisopliae* commercieel gebruikt voor de duurzame bestrijding van belangrijke maïsplagen (zoals de maïsboorder en de katoenbolworm) om overmatig gebruik van chemische bestrijdingsmiddelen te voorkomen.4Bij plaagbestrijding met schimmels is de driehoeksverhouding tussen planten, plagen en schimmels veel complexer dan de relatie tussen plagen en schimmelpathogenen.
Veel planten leven in symbiose met endofytische schimmels.5die in plantenweefsels leven zonder deze noemenswaardige schade toe te brengen.6Endofytische schimmels zijn organismen die ontstaan na het aangaan van een mutualistische symbiotische relatie met hun gastheer.7Ze kunnen de plantengroei direct of indirect bevorderen en hun aanpassingsvermogen aan ongunstige omstandigheden, waaronder biotische en abiotische stress, vergroten.8, 9, 10Endofytische schimmels bezitten belangrijke fylogenetische kenmerken en levenswijze-eigenschappen, zoals kolonisatie, verspreiding, specificiteit voor waardplanten en kolonisatie van diverse plantenweefsels.11Het gebruik van endofytische schimmels als endofytische organismen heeft veel onderzoeksaandacht getrokken en heeft vele unieke voordelen ten opzichte van traditionele endofytische organismen aangetoond.
Beauveria bassiana en Metarhizium anisopliae kunnen diverse planten infecteren, waaronder, maar niet beperkt tot, tarwe, sojabonen, rijst, peulvruchten, uien, tomaten, palmen, druiven, aardappelen en katoen.12Een lokale of systemische infectie treedt voornamelijk op in de wortels, stengels, bladeren en inwendige weefsels van planten.11Kunstmatige infectie door middel van zaadbehandeling, bladbespuiting en bodemirrigatie kan de plantengroei bevorderen door endofytische infectie met schimmels.13, 14, 15, 16Zaadbehandeling van gewassen met Beauveria bassiana en Metarhizium anisopliae induceerde met succes endofytische infectie in plantenweefsels en bevorderde de plantengroei door een toename van stengelhoogte, wortellengte, versgewicht van de wortels en versgewicht van de stengel.17, 18, 19Bodeminoculatie enbladerdakHet besproeien met Beauveria bassiana is ook een van de meest gebruikte toepassingsmethoden, die de groei van maïszaailingen aanzienlijk kan bevorderen.20
Het doel van deze studie was om de groeibevorderende effecten en kolonisatiekenmerken van maïszaailingen door Beauveria bassiana en Metarhizium anisopliae te evalueren, evenals hun impact op de plantengroei in hydrocultuursystemen.
In een experiment van 35 dagen bevorderde behandeling met de schimmels Beauveria bassiana en Metarhizium anisopliae de groei van maïs aanzienlijk. Zoals weergegeven in Figuur 1, hing het stimulerende effect van de schimmels op verschillende maïsorganen af van hun groeistadium.
Groei van maïszaailingen onder verschillende behandelingen gedurende een bepaalde tijd. Van links naar rechts geven de verschillende gekleurde lijnen respectievelijk de maïszaailingen weer in de controlegroep, de met Beauveria bassiana behandelde groep en de met Metarhizium anisopliae behandelde groep.
De kolonisatie van maïsweefsels door *Beauveria bassiana* en *Metarhizium anisopliae* werd verder onderzocht met behulp van PCR-amplificatie. Tabel 5 laat zien dat *Beauveria bassiana* 100% van alle maïsweefsels koloniseerde op elk meetmoment (7-35 dagen). Vergelijkbare resultaten werden waargenomen voor *Metarhizium anisopliae* in bladweefsels, maar de kolonisatie door deze schimmel bleef niet altijd 100% in maïsstengels en -bladeren.
Inoculatiemethoden zijn cruciaal voor het bepalen van de kolonisatiepatronen van schimmels.28Parsa et al.29Uit onderzoek is gebleken dat *Beauveria bassiana* planten endofytisch kan koloniseren door besproeiing of bewatering, terwijl wortelkolonisatie alleen mogelijk is door bewatering. Bij sorghum rapporteerden Tefera en Vidal dat bladinoculatie de kolonisatiesnelheid van *Beauveria bassiana* in de stengel verhoogde, terwijl zaadinoculatie de kolonisatiesnelheid in zowel wortels als stengels verhoogde. In deze studie inoculeerden we wortels met twee schimmels door een conidiënsuspensie rechtstreeks aan het hydrocultuursysteem toe te voegen. Deze methode kan de efficiëntie van de schimmelverspreiding verbeteren, omdat stromend water de beweging van schimmelconidiën naar de maïswortels kan vergemakkelijken. Naast de inoculatiemethoden kunnen andere factoren, zoals bodemmicro-organismen, temperatuur, relatieve luchtvochtigheid, voedingsmedium, plantleeftijd en -soort, inoculatiedichtheid en schimmelsoort, de succesvolle kolonisatie van verschillende plantenweefsels door schimmels beïnvloeden.28
Bovendien vormt PCR-amplificatie van schimmelspecifieke DNA-banden een nieuwe en gevoelige methode voor het detecteren van endofytische schimmels. Zo werd bijvoorbeeld na het kweken van plantenweefsel op selectieve schimmelmedia een laag aantal vrije detectorreceptoren (FRR) gedetecteerd voor *Beauveria bassiana*, maar PCR-analyse leverde een detectiepercentage van 100% op. Een lage populatiedichtheid van endofytische schimmels in plantenweefsel of biotische remming van plantenweefsel kunnen de oorzaak zijn van een mislukte schimmelgroei op selectieve media. PCR-amplificatie kan betrouwbaar worden toegepast bij het onderzoek naar endofytische schimmels.
Uit eerdere onderzoeken is gebleken dat sommige endofytische insectenpathogenen als biobemesting kunnen fungeren door de plantengroei te bevorderen. Jaber et al. [16]Russo et al. rapporteerden dat tarwezaden die gedurende 14 dagen waren geïnoculeerd met Beauveria bassiana een grotere stengelhoogte, wortellengte, vers wortelgewicht en stengelgewicht hadden dan niet-geïnoculeerde planten.[30]Er werd gerapporteerd dat bladbespuiting van maïs met Beauveria bassiana de planthoogte, het aantal bladeren en het aantal eerste kolfknopen verhoogde.
In ons onderzoek bevorderden twee geselecteerde entomopathogene schimmels, Beauveria bassiana en Metarhizium anisopliae, de groei van maïs in een hydrocultuursysteem aanzienlijk en vestigden ze een systematische kolonisatie van verschillende weefsels van maïszaailingen, wat naar verwachting de groei op de lange termijn zal bevorderen.
Moloignane et al. vonden daarentegen dat er zelfs 4 weken na bodemirrigatie geen significante verschillen waren in planthoogte, wortelaantal, bladaantal, versgewicht en drooggewicht tussen wijnstokken die wel en niet behandeld waren met *Beauveria bassiana*. Dit is niet verrassend, aangezien het endofytische vermogen van specifieke schimmelstammen nauw samenhangt met de gastheerplantensoort, het plantenras, de voedingsomstandigheden en omgevingsinvloeden. Tull en Meying onderzochten het effect van zaadbehandeling met *Beauveria bassiana* (GHA) op de groei van maïs. Ze ontdekten dat *Beauveria bassiana* alleen onder voedingsrijke omstandigheden als groeibevorderaar voor maïs fungeerde en dat er geen stimulerend effect werd waargenomen onder voedingsarme omstandigheden. Het mechanisme van de plantrespons op de endofytische effecten van schimmels is dus nog lang niet duidelijk en vereist verder onderzoek.
We onderzochten de effecten van de entomopathogene schimmels *Beauveria bassiana* en *Metarhizium anisopliae* als groeibevorderaars in maïs. Het is echter nog onduidelijk of het primaire werkingsmechanisme rhizosfeer of endofytisch is. We volgden de populatiedynamiek van *Beauveria bassiana* en *Metarhizium anisopliae* in hydrocultuuroplossingen en plantenweefsels om hun werkingsmechanismen op te helderen. Met behulp van kolonievormende eenheden (CFU) als indicator vonden we dat de abundantie van *Beauveria bassiana* en *Metarhizium anisopliae* in de hydrocultuuroplossing snel afnam. Na een week was de resterende concentratie van *Metarhizium anisopliae* minder dan 10% en die van *Beauveria bassiana* minder dan 1%. In de hydrocultuuroplossing voor maïs waren beide schimmels na 28 dagen vrijwel verdwenen. Controle-experimenten toonden aan dat de conidia van beide schimmels na een week nog steeds een hoge levensvatbaarheid behielden in het hydrocultuursysteem. Endofytische schimmels, beïnvloed door conidiale adhesie, gastheerherkenning en endogene processen, zijn dus de voornaamste oorzaak van de sterke afname van de schimmelpopulatie in het hydrocultuursysteem. Bovendien is de groeibevorderende functie van de schimmels voornamelijk te danken aan hun endofytische functie, en niet aan hun functie in de rhizosfeer.
Biologische functies worden over het algemeen geassocieerd met populatiedichtheid. Alleen door het aantal endofytische schimmels in plantenweefsels te kwantificeren, kunnen we een verband leggen tussen plantengroeistimulatie en de populatiedichtheid van endofytische schimmels. De mechanismen waarmee plantengroei wordt gestimuleerd in interacties tussen entomopathogene schimmels en planten vereisen verder onderzoek. Entomopathogene schimmels hebben niet alleen een aanzienlijk potentieel voor biologische bestrijding van plagen, maar spelen ook een belangrijke rol bij het stimuleren van plantengroei, wat nieuwe perspectieven opent op de ecologische interacties tussen planten, plagen en entomopathogene schimmels.
Uit elke experimentele groep werden willekeurig negentig gelijkmatig groeiende en gezonde maïszaailingen geselecteerd. Het groeimedium rond de wortels van elke zaailing werd zorgvuldig gespoeld met gedestilleerd water om beschadiging van het wortelstelsel te voorkomen. De behandelde maïszaailingen, die zowel bovengronds als ondergronds gelijkmatig groeiden, werden vervolgens overgeplant in een hydrocultuursysteem voor maïs.
Alle experimentele gegevens werden geanalyseerd met behulp van een eenzijdige variantieanalyse (ANOVA) in IBM SPSS Statistics (versie 20.0), en de significantie van de verschillen tussen behandelingen werd bepaald met behulp van de Tukey's HSD-test (P ≤ 0,05).
Aangezien het plantmateriaal werd gekocht bij een lokale, gecertificeerde distributeur, was geen vergunning vereist. Het gebruik van planten of plantmateriaal in dit onderzoek voldoet aan de relevante internationale, nationale en/of institutionele richtlijnen.
Samenvattend speelden twee entomopathogene schimmels, *Beauveria bassiana* en *Metarhizium anisopliae*, een positieve rol bij het bevorderen van de groei van maïszaailingen na rhizosfeerinoculatie met een hydrocultuursysteem. Deze twee schimmels waren in staat om binnen een week alle organen en weefsels van de maïsplant systematisch te koloniseren via het wortelstelsel. De populatiedynamiek van de schimmels in de hydrocultuuroplossing en de kolonisatie van maïsweefsels door de schimmels toonden aan dat, naast de rhizosfeerfunctie, de endofytische functie van de schimmels een significantere bijdrage leverde aan de waargenomen plantengroeibevordering. Het endofytische gedrag van de schimmels vertoonde enkele soortspecifieke kenmerken. De amplificatie van schimmelspecifieke DNA-banden met behulp van PCR bleek gevoeliger te zijn dan koloniedetectiemethoden met behulp van schimmelselectieve media. Deze methode kan worden gebruikt om de kolonisatie door schimmels en hun ruimtelijke verspreiding in plantenweefsels nauwkeuriger te volgen. Verder onderzoek is nodig om de mechanismen op te helderen waarmee planten en plantenplagen reageren op de endofytische effecten van schimmels (aanvullende informatie).
De datasets die tijdens dit onderzoek zijn gegenereerd, zijn op redelijk verzoek verkrijgbaar bij de corresponderende auteur.
Geplaatst op: 20 januari 2026