Beauveriabassiana og Metarhizium anisopliae er to af de vigtigste og mest anvendte entomopatogene svampe (EPF'er) til skadedyrsbekæmpelse. Nyere undersøgelser har vist, at de også kan fremme plantevækst efter kunstig podning. For mere præcist at evaluere koloniserings- og vækstfremmende effekter afBeauveria bassianaog Metarhizium anisopliae på landbrugsafgrøder. I denne undersøgelse blev majsplanter behandlet med henholdsvis 13 Beauveria bassiana-stammer og 73 Metarhizium anisopliae-stammer som rhizosfæresvampe i et hydroponisk system. Plantevækstparametre, herunder plantehøjde, rodlængde og frisk vægt, blev overvåget og registreret i 35 på hinanden følgende dage for at bekræfte den vækstfremmende effekt af entomopatogen svampepodning. Resultaterne af vurderingen af svampegendannelsesraten (FRR) viste, at både Beauveria bassiana og Metarhizium anisopliae er i stand til endofytisk kolonisering af majsvæv. På dag 7 var detektionsraten for Beauveria bassiana 100 % i både stængler og blade, men på dag 28 faldt detektionsraten i stængler til 11,1 % og i blade til 22,2 %. Imidlertid blev *Beauveria bassiana* ikke detekteret i rødderne før dag 28, med en detektionsrate på 33,3 %. I løbet af observationsperioden blev *Metarhizium anisopliae*-stammer isoleret fra plantens rødder, stængler og blade med en høj detektionsrate. PCR-amplifikation af svampespecifikke DNA-bånd bekræftede yderligere den systematiske kolonisering af *Beauveria bassiana* og *Metarhizium anisopliae* i forskellige væv; denne metode viste en højere detektionsfølsomhed og en 100% positiv reaktion. Sammenlignet med de indledende værdier i den hydroponiske opløsning faldt svampetætheden til mindre end 1% på dag 21. Således etablerede de to udvalgte stammer af entomopatogene svampe med succes endofytisk kolonisering, snarere end kolonisering, af majsrizosfæren og fremmede dens vækst i et hydroponisk system betydeligt. Entomopatogene svampe har et enormt potentiale til anvendelse i økologisk landbrug, herunder som biopesticider og biogødning.
Entomopatogene svampe (EPF'er) har bevist deres betydning som biologiske bekæmpelsesmidler (BCA'er) til bekæmpelse af forskellige skadedyr på grund af deres brede værtsområde, lette produktion, stabilitet og høje patogenicitet.1,2,3I Kina anvendes *Beauveria bassiana* og *Metarhizium anisopliae* kommercielt til bæredygtig bekæmpelse af større majsskadedyr (såsom majsborer og bomuldsbollorm) for at undgå overforbrug af kemiske pesticider.4I skadedyrsbekæmpelse med svampe er det trekantede forhold mellem planter, skadedyr og svampe meget mere komplekst end forholdet mellem skadedyr og svampepatogener.
Mange planter lever i symbiose med endofytiske svampe5som lever i plantevæv uden at forårsage væsentlig skade på dem6Endofytiske svampe er organismer, der dannes efter at have etableret et mutualistisk symbiotisk forhold med deres vært.7De kan direkte eller indirekte fremme plantevækst og forbedre deres tilpasningsevne til ugunstige forhold, herunder biotiske og abiotiske stressfaktorer.8, 9, 10Endofytiske svampe besidder vigtige fylogenetiske karakteristika og livsstilstræk, såsom kolonisering, spredning, værtsplantespecificitet og kolonisering af forskellige plantevæv.11Brugen af endofytiske svampe som endofytiske organismer har tiltrukket sig udbredt forskningsopmærksomhed og har vist mange unikke fordele i forhold til traditionelle endofytiske organismer.
Beauveria bassiana og Metarhizium anisopliae kan inficere en række forskellige planter, herunder, men ikke begrænset til, hvede, sojabønne, ris, bælgfrugter, løg, tomat, palme, druer, kartofler og bomuld.12Lokal eller systemisk infektion forekommer hovedsageligt i planters rødder, stængler, blade og indre væv.11Kunstig infektion gennem frøbehandling, bladpåføring og jordvanding kan fremme plantevækst gennem endofytisk infektion med svampe.13,14,15,16Frøbehandling af afgrøder med Beauveria bassiana og Metarhizium anisopliae inducerede med succes endofytisk infektion i plantevæv og fremmede plantevækst ved at øge stængelhøjde, rodlængde, rodfriskvægt og stængelfriskvægt.17,18,19Jordpodning ogbladSprøjtning med Beauveria bassiana er også de mest almindeligt anvendte påføringsmetoder, som kan fremme væksten af majsplanter betydeligt.20
Formålet med denne undersøgelse var at evaluere de vækstfremmende effekter og koloniseringsegenskaber hos majsplanter af Beauveria bassiana og Metarhizium anisopliae og deres indvirkning på plantevækst i hydroponiske systemer.
I et 35-dages forsøg fremmede behandling med svampene Beauveria bassiana og Metarhizium anisopliae majsvæksten signifikant. Som vist i figur 1 afhang svampenes stimulerende effekt på forskellige majsorganer af deres vækststadium.
Majskyplanters vækst under forskellige behandlinger over tid. Fra venstre mod højre repræsenterer de forskelligt farvede linjer majskyplanter i henholdsvis kontrolgruppen, den Beauveria bassiana-behandlede gruppe og den Metarhizium anisopliae-behandlede gruppe.
Kolonisering af majsvæv af *Beauveria bassiana* og *Metarhizium anisopliae* blev yderligere undersøgt ved hjælp af PCR-amplifikation. Tabel 5 viser, at *Beauveria bassiana* koloniserede 100 % af alt majsorganvæv på hvert prøvetagningssted (7-35 dage). Lignende resultater blev observeret for *Metarhizium anisopliae* i bladvæv, men koloniseringen af denne svamp forblev ikke altid på 100 % i majsstængler og -blade.
Inokuleringsmetoder er afgørende for svampekolonisering.28Parsa m.fl.29fandt ud af, at *Beauveria bassiana* kan kolonisere planter endofytisk, når de sprøjtes eller vandes, hvorimod rodkolonisering kun er mulig med vanding. I sorghum rapporterede Tefera og Vidal, at bladpodning øgede hastigheden af *Beauveria bassiana*-kolonisering i stænglen, hvorimod frøpodning øgede koloniseringshastigheden i både rødder og stængler. I denne undersøgelse podede vi rødder med to svampe ved at tilsætte en konidiesuspension direkte til det hydroponiske system. Denne metode kan forbedre effektiviteten af svampespredning, da rindende vand kan lette bevægelsen af svampekonidier til majsrødder. Ud over podningsmetoder kan andre faktorer såsom jordmikroorganismer, temperatur, relativ luftfugtighed, næringsmedium, plantens alder og art, podningstæthed og svampearter påvirke den vellykkede kolonisering af forskellige plantevæv af svampe.28
Derudover repræsenterer PCR-amplifikation af svampespecifikke DNA-bånd en ny og følsom metode til at detektere svampeendofytter. For eksempel blev der efter dyrkning af plantevæv på selektive svampemedier detekteret et lavt antal frie detektorreceptorer (FRR) for *Beauveria bassiana*, men PCR-analyse gav 100% detektion. Lav populationstæthed af endofytiske svampe i plantevæv eller biotisk hæmning af plantevæv kan være årsagen til mislykket svampevækst på selektive medier. PCR-amplifikation kan pålideligt anvendes til studiet af endofytiske svampe.
Tidligere undersøgelser har vist, at nogle endofytiske insektpatogener kan fungere som biogødning ved at fremme plantevækst. Jaber et al. [16]rapporterede, at hvedefrø podet med Beauveria bassiana i 14 dage havde større stængelhøjde, rodlængde, frisk rodvægt og stængelvægt end upodede planter. Russo et al.[30]rapporterede, at bladsprøjtning af majs med Beauveria bassiana øgede plantens højde, bladantal og antallet af første aksknuder.
I vores undersøgelse fremmede to udvalgte entomopatogene svampe, Beauveria bassiana og Metarhizium anisopliae, også signifikant majsvækst i et hydroponisk plantedyrkningssystem og etablerede systematisk kolonisering af forskellige væv fra majskimplanter, hvilket forventes at fremme vækst på lang sigt.
I modsætning hertil fandt Moloignane et al., at selv 4 uger efter jordvanding var der ingen signifikante forskelle i plantehøjde, rodtælling, bladtælling, friskvægt og tørvægt mellem vinstokke behandlet og ubehandlet med *Beauveria bassiana*. Dette er ikke overraskende, da den endofytiske kapacitet af specifikke svampestammer kan være tæt relateret til værtsplantearten, plantekultivaren, ernæringsforholdene og miljøpåvirkningerne. Tull og Meying undersøgte effekten af *Beauveria bassiana* frøbehandling (GHA) på majsvækst. De fandt, at *Beauveria bassiana* kun fungerede som vækstfremmer i majs under næringsstoftilstrækkelige forhold, og der blev ikke observeret nogen stimulerende effekt under næringsstofmangelfulde forhold. Således er mekanismen for plantens respons på svampes endofytiske effekter langt fra klar og kræver yderligere undersøgelse.
Vi undersøgte virkningerne af de entomopatogene svampe *Beauveria bassiana* og *Metarhizium anisopliae* som vækstfremmere i majs. Det er dog stadig uklart, om den primære mekanisme er rhizosfæren eller endofytisk. Vi overvågede populationsdynamikken for *Beauveria bassiana* og *Metarhizium anisopliae* i hydroponiske opløsninger og plantevæv for at belyse deres virkningsmekanismer. Ved at bruge kolonidannende enheder (CFU) som indikator fandt vi, at forekomsten af *Beauveria bassiana* og *Metarhizium anisopliae* i den hydroponiske opløsning faldt hurtigt. Efter en uge var den resterende koncentration af *Metarhizium anisopliae* mindre end 10%, og *Beauveria bassiana* var mindre end 1%. I den hydroponiske majsopløsning forsvandt begge svampe stort set på dag 28. Kontrolforsøg viste, at konidier fra begge svampe bevarede høj levedygtighed i det hydroponiske system efter en uge. Således er endofytiske svampe, påvirket af konidial adhæsion, værtgenkendelse og endogene veje, den primære årsag til det kraftige fald i svampeforekomsten i det hydroponiske system. Desuden skyldes svampenes vækstfremmende funktion primært deres endofytiske funktion, ikke rhizosfærefunktionen.
Biologiske funktioner er generelt forbundet med populationstæthed. Kun ved at kvantificere antallet af endofytiske svampe i plantevæv kan vi etablere en sammenhæng mellem plantevækststimulering og endofytisk svampepopulationstæthed. De mekanismer, hvorved plantevækst stimuleres i entomopatogene svampe-plante-interaktioner, kræver yderligere undersøgelse. Entomopatogene svampe har ikke kun et betydeligt potentiale for biologisk skadedyrsbekæmpelse, men spiller også en vigtig rolle i at stimulere plantevækst, hvilket åbner nye perspektiver på de økologiske interaktioner mellem planter, skadedyr og entomopatogene svampe.
Halvfems ensartet voksende og sunde majskylplanter blev tilfældigt udvalgt fra hver forsøgsgruppe. Vækstmediet omkring rødderne på hver kimplante blev omhyggeligt skyllet med destilleret vand for at undgå at beskadige rodsystemet. De behandlede majskylplanter, som havde ensartet vækst i både over- og underjordiske dele, blev derefter omplantet til et hydroponisk majsdyrkningssystem.
Alle eksperimentelle data blev analyseret ved hjælp af envejs variansanalyse (ANOVA) i IBM SPSS Statistics (version 20.0), og signifikansen af forskellene mellem behandlingerne blev bestemt ved hjælp af Tukeys HSD-test (P ≤ 0,05).
Da plantematerialet blev købt fra en lokal, certificeret distributør, krævedes der ingen licens. Brugen af planter eller plantemateriale i dette studie overholder relevante internationale, nationale og/eller institutionelle retningslinjer.
Afslutningsvis spillede to entomopatogene svampe, *Beauveria bassiana* og *Metarhizium anisopliae*, en positiv rolle i at fremme væksten af majsfrøplanter efter rhizosfærepodning med et hydroponisk system. Disse to svampe var i stand til at etablere systematisk kolonisering af alle majsorganer og -væv gennem rodsystemet inden for en uge. Svampepopulationsdynamik i den hydroponiske opløsning og svampekolonisering af majsvæv afslørede, at udover rhizosfærefunktionen bidrog svampenes endofytiske funktion til den observerede plantevækstfremme. Svampenes endofytiske adfærd udviste nogle artsspecifikke karakteristika. Amplifikationen af svampespecifikke DNA-bånd ved hjælp af PCR viste sig at være mere følsom end kolonidetektionsmetoder, der bruger svampeselektive medier. Denne metode kan bruges til mere præcist at spore svampekolonisering og deres rumlige fordeling i plantevæv. Yderligere forskning er nødvendig for at belyse de mekanismer, hvormed planter og planteskadegørere reagerer på svampenes endofytiske effekter (yderligere information).
De datasæt, der genereres under denne undersøgelse, er tilgængelige fra den korresponderende forfatter efter rimelig anmodning.
Udsendelsestidspunkt: 20. januar 2026