Beauveriabassiana och Metarhizium anisopliae är två av de viktigaste och mest använda entomopatogena svamparna (EPF) för skadedjursbekämpning. Nyligen genomförda studier har visat att de också kan främja växttillväxt efter artificiell inokulering. För att mer exakt utvärdera koloniserings- och tillväxtfrämjande effekterna avBeauveria bassianaoch Metarhizium anisopliae på jordbruksgrödor, behandlades majsplantor i denna studie med 13 Beauveria bassiana-stammar respektive 73 Metarhizium anisopliae-stammar som rhizosfärssvampar i ett hydroponiskt system. Växttillväxtparametrar, inklusive växthöjd, rotlängd och färskvikt, övervakades och registrerades i 35 dagar i följd för att bekräfta den tillväxtfrämjande effekten av entomopatogen svampinympning. Resultaten av bedömningen av svampåterhämtningsgraden (FRR) visade att både Beauveria bassiana och Metarhizium anisopliae kan endofytisk kolonisera majsvävnader. På dag 7 var detektionsgraden för Beauveria bassiana 100 % i både stjälkar och blad, men vid dag 28 minskade detektionsgraden i stjälkar till 11,1 % och i blad till 22,2 %. Emellertid detekterades inte *Beauveria bassiana* i rötterna förrän dag 28, med en detektionsgrad på 33,3 %. Under hela observationsperioden isolerades *Metarhizium anisopliae*-stammar från växtens rötter, stjälkar och blad med hög detektionsgrad. PCR-amplifiering av svampspecifika DNA-band bekräftade ytterligare den systematiska koloniseringen av *Beauveria bassiana* och *Metarhizium anisopliae* i olika vävnader; denna metod visade en högre detektionskänslighet och en 100 % positiv reaktion. Jämfört med initialvärdena i den hydroponiska lösningen minskade svampdensiteten till mindre än 1 % vid dag 21. Således etablerade de två utvalda stammarna av entomopatogena svampar framgångsrikt endofytisk kolonisering, snarare än kolonisering, av majsrizosfären och främjade dess tillväxt i ett hydroponiskt system avsevärt. Entomopatogena svampar har enorm potential för användning inom ekologiskt jordbruk, inklusive som biopesticider och biogödselmedel.
Entomopatogena svampar (EPF) har bevisat sin betydelse som biologiska bekämpningsmedel (BCA) för hantering av olika skadedjur på grund av deras breda värdspektrum, enkla produktionsförmåga, stabilitet och höga patogenicitet.1,2,3I Kina används *Beauveria bassiana* och *Metarhizium anisopliae* kommersiellt för hållbar bekämpning av stora majsskadegörare (såsom majsborrare och bomullsbollmask) för att undvika överanvändning av kemiska bekämpningsmedel.4Vid skadedjursbekämpning med svampar är det triangelformade förhållandet mellan växter, skadedjur och svampar mycket mer komplext än förhållandet mellan skadedjur och svamppatogener.
Många växter lever i symbios med endofytiska svampar5, som bebor växtvävnader utan att orsaka dem någon större skada6Endofytiska svampar är organismer som bildas efter att ha etablerat ett mutualistiskt symbiotiskt förhållande med sin värd.7De kan direkt eller indirekt främja växttillväxt och förbättra deras anpassningsförmåga till ogynnsamma förhållanden, inklusive biotiska och abiotiska stressfaktorer.8, 9, 10Endofytiska svampar har viktiga fylogenetiska egenskaper och livsstilsdrag, såsom kolonisering, spridning, värdväxtspecificitet och kolonisering av olika växtvävnader.11Användningen av endofytiska svampar som endofytiska organismer har väckt stor forskningsuppmärksamhet och har visat många unika fördelar jämfört med traditionella endofytiska organismer.
Beauveria bassiana och Metarhizium anisopliae kan infektera en mängd olika växter, inklusive men inte begränsat till vete, sojabönor, ris, baljväxter, lök, tomat, palm, vindruvor, potatis och bomull.12Lokal eller systemisk infektion förekommer huvudsakligen i växternas rötter, stjälkar, blad och inre vävnader.11Konstgjord infektion genom fröbehandling, bladberedning och jordbevattning kan främja växttillväxt genom endofytisk infektion av svampar.13,14,15,16Fröbehandling av grödor med Beauveria bassiana och Metarhizium anisopliae inducerade framgångsrikt endofytisk infektion i växtvävnader och främjade växttillväxt genom att öka stamhöjd, rotlängd, rotvikt och stamvikt.17,18,19Jordinympning ochblad-Besprutning av Beauveria bassiana är också de vanligaste appliceringsmetoderna, vilket avsevärt kan främja tillväxten av majsplantor.20
Syftet med denna studie var att utvärdera de tillväxtfrämjande effekterna och koloniseringsegenskaperna hos majsplantor av Beauveria bassiana och Metarhizium anisopliae och deras inverkan på växttillväxt i hydroponiska system.
I ett 35-dagars experiment främjade behandling med svamparna Beauveria bassiana och Metarhizium anisopliae majstillväxten signifikant. Som visas i figur 1 berodde svamparnas stimulerande effekt på olika majsorgan på deras tillväxtstadium.
Majsplantors tillväxt under olika behandlingar över tid. Från vänster till höger representerar de olikfärgade linjerna majsplantor i kontrollgruppen, gruppen som behandlades med Beauveria bassiana respektive gruppen som behandlades med Metarhizium anisopliae.
Kolonisering av majsvävnader av *Beauveria bassiana* och *Metarhizium anisopliae* undersöktes vidare med PCR-amplifiering. Tabell 5 visar att *Beauveria bassiana* koloniserade 100 % av alla majsorganvävnader vid varje provtagningspunkt (7–35 dagar). Liknande resultat observerades för *Metarhizium anisopliae* i bladvävnader, men koloniseringen av denna svamp förblev inte alltid på 100 % i majsstjälkar och blad.
Inokuleringsmetoder är avgörande för svampkolonisering.28Parsa m.fl.29fann att *Beauveria bassiana* kan kolonisera växter endofytiskt när de besprutas eller vattnas, medan rotkolonisering endast är möjlig med vattning. Hos sorghum rapporterade Tefera och Vidal att bladinokulering ökade koloniseringshastigheten för *Beauveria bassiana* i stammen, medan fröinokulering ökade koloniseringshastigheten i både rötter och stjälkar. I denna studie inokulerade vi rötter med två svampar genom att tillsätta en konidiesuspension direkt till det hydroponiska systemet. Denna metod kan förbättra effektiviteten av svampspridning, eftersom rinnande vatten kan underlätta förflyttningen av svampkonidier till majsrötter. Förutom inokuleringsmetoder kan andra faktorer som jordmikroorganismer, temperatur, relativ fuktighet, näringsmedium, växtålder och art, inokuleringstäthet och svamparter påverka den framgångsrika koloniseringen av olika växtvävnader av svampar.28
Dessutom representerar PCR-amplifiering av svampspecifika DNA-band en ny och känslig metod för att detektera svampendofyter. Till exempel, efter odling av växtvävnader på selektiva svampmedier, detekterades ett lågt antal fria detektorreceptorer (FRR) för *Beauveria bassiana*, men PCR-analys gav 100 % detektion. Låg populationstäthet av endofytiska svampar i växtvävnader eller biotisk hämning av växtvävnader kan vara orsaken till misslyckad svamptillväxt på selektiva medier. PCR-amplifiering kan tillförlitligt tillämpas för studier av endofytiska svampar.
Tidigare studier har visat att vissa endofytiska insektspatogener kan fungera som biogödselmedel genom att främja växttillväxt. Jaber et al. [16]rapporterade att vetefrön som inympats med Beauveria bassiana i 14 dagar hade större stjälkhöjd, rotlängd, färsk rotvikt och stjälkvikt än oinympade plantor. Russo et al.[30]rapporterade att bladbesprutning av majs med Beauveria bassiana ökade plantans höjd, bladantal och antalet första axnoder.
I vår studie främjade två utvalda entomopatogena svampar, Beauveria bassiana och Metarhizium anisopliae, också signifikant majstillväxt i ett hydroponiskt odlingssystem och etablerade systematisk kolonisering av olika vävnader hos majsplantor, vilket förväntas främja tillväxt på lång sikt.
Däremot fann Moloignane et al. att det inte fanns några signifikanta skillnader i planthöjd, rotantal, bladantal, färskvikt och torrvikt även 4 veckor efter jordbevattning mellan vinrankor behandlade och obehandlade med *Beauveria bassiana*. Detta är inte förvånande, eftersom den endofytiska kapaciteten hos specifika svampstammar kan vara nära relaterad till värdväxtart, växtkultivar, näringsförhållanden och miljöpåverkan. Tull och Meying undersökte effekten av *Beauveria bassiana*-fröbehandling (GHA) på majstillväxt. De fann att *Beauveria bassiana* endast fungerade som en tillväxtfrämjare i majs under näringstillräckliga förhållanden, och ingen stimulerande effekt observerades under näringsbristfälliga förhållanden. Således är mekanismen för växternas respons på svamparnas endofytiska effekter långt ifrån klar och kräver ytterligare undersökning.
Vi undersökte effekterna av de entomopatogena svamparna *Beauveria bassiana* och *Metarhizium anisopliae* som tillväxtfrämjare i majs. Huruvida den primära mekanismen är rhizosfärisk eller endofytisk är dock fortfarande oklart. Vi övervakade populationsdynamiken hos *Beauveria bassiana* och *Metarhizium anisopliae* i hydroponiska lösningar och växtvävnader för att belysa deras verkningsmekanismer. Med hjälp av kolonibildande enheter (CFU) som indikator fann vi att förekomsten av *Beauveria bassiana* och *Metarhizium anisopliae* i den hydroponiska lösningen snabbt minskade. Efter en vecka var den kvarvarande koncentrationen av *Metarhizium anisopliae* mindre än 10 % och *Beauveria bassiana* var mindre än 1 %. I den hydroponiska majslösningen försvann båda svamparna praktiskt taget vid dag 28. Kontrollexperiment visade att konidier från båda svamparna behöll hög livskraft i det hydroponiska systemet efter en vecka. Således är endofytiska svampar, påverkade av konidial adhesion, värdigenkänning och endogena vägar, den primära orsaken till den kraftiga minskningen av svampförekomsten i det hydroponiska systemet. Dessutom beror svamparnas tillväxtfrämjande funktion främst på deras endofytiska funktion, inte rhizosfärfunktionen.
Biologiska funktioner är generellt förknippade med populationstäthet. Endast genom att kvantifiera antalet endofytiska svampar i växtvävnader kan vi fastställa ett samband mellan stimulering av växttillväxt och populationstäthet hos endofytiska svampar. De mekanismer genom vilka växttillväxt stimuleras i entomopatogena svamp-växtinteraktioner kräver ytterligare undersökning. Entomopatogena svampar har inte bara betydande potential för biologisk skadedjursbekämpning utan spelar också en viktig roll för att stimulera växttillväxt, vilket öppnar nya perspektiv på de ekologiska interaktionerna mellan växter, skadedjur och entomopatogena svampar.
Nittio jämnt växande och friska majsplantor valdes slumpmässigt ut från varje experimentgrupp. Odlingsmediet runt rötterna på varje planta sköljdes noggrant med destillerat vatten för att undvika att skada rotsystemet. De behandlade majsplantorna, som hade jämn tillväxt i både ovan- och underjordiska delar, transplanterades sedan till ett hydroponiskt majsodlingssystem.
Alla experimentella data analyserades med hjälp av envägsvariansanalys (ANOVA) i IBM SPSS Statistics (version 20.0), och signifikansen av skillnaderna mellan behandlingarna bestämdes med hjälp av Tukeys HSD-test (P ≤ 0,05).
Eftersom växtmaterialet köptes från en lokal certifierad distributör krävdes ingen licens. Användningen av växter eller växtmaterial i denna studie följer relevanta internationella, nationella och/eller institutionella riktlinjer.
Sammanfattningsvis spelade två entomopatogena svampar, *Beauveria bassiana* och *Metarhizium anisopliae*, en positiv roll i att främja tillväxten av majsplantor efter rhizosfärinokulering med ett hydroponiskt system. Dessa två svampar kunde etablera systematisk kolonisering av alla majsorgan och vävnader genom rotsystemet inom en vecka. Svamppopulationsdynamik i den hydroponiska lösningen och svampkolonisering av majsvävnader visade att, utöver rhizosfärfunktionen, även svamparnas endofytiska funktion bidrog mer betydande till den observerade växttillväxtfrämjningen. Svamparnas endofytiska beteende uppvisade vissa artspecifika egenskaper. Amplifieringen av svampspecifika DNA-band med PCR visade sig vara mer känslig än kolonidetektionsmetoder med svampselektiva medier. Denna metod kan användas för att mer exakt spåra svampkolonisering och deras rumsliga fördelning i växtvävnader. Ytterligare forskning behövs för att belysa de mekanismer genom vilka växter och växtskadegörare reagerar på svamparnas endofytiska effekter (ytterligare information).
De dataset som genereras under denna studie är tillgängliga från motsvarande författare på rimlig begäran.
Publiceringstid: 20 januari 2026