Entwicklung von<em> Metarhizium anisopliae</em> Als Mycoinsektizid: Von der Isolation bis zur Field Performance
Summary
Hier berichten wir über die verschiedenen Phasen der wissensbasierten Entwicklung eines wirksamen Mycoinsektizids, einschließlich der Isolierung, Identifizierung, Screening und Auswahl des "best-fit" entomopathogenen Pilzes, Metarhizium anisopliae , zur Bekämpfung von Insektenschädlingen in der Landwirtschaft .
Abstract
Ein wichtiges Anliegen bei der Entwicklung von kommerziellen Mycoinsektiziden ist die Abtötungsgeschwindigkeit im Vergleich zu der von chemischen Insektiziden. Daher sind Isolation und Screening für die Auswahl eines schnell wirkenden, hochgradig virulenten entomopathogenen Pilzes wichtige Schritte. Entomopathogene Pilze wie Metarhizium, Beauveria und Nomurea , die durch Kontakt wirken, eignen sich besser als Bacillus thuringiensis oder Nukleopolyhedrosis Virus (NPV), die von der Insektenschädlinge eingenommen werden müssen. In der vorliegenden Arbeit isolierten wir 68 Metarhiziumstämme von infizierten Insekten unter Verwendung einer Bodenverdünnung und Ködermethode. Die Isolate wurden durch die Amplifikation und Sequenzierung der ITS1-5.8S-ITS2- und 26S-rDNA-Region identifiziert. Der am meisten virulenten Stamm von Metarhizium anisopliae wurde basierend auf der medianen letalen Konzentration (LC 50 ) und der Zeit (LT 50 ), die in Insekten-Bioassays gegen III-Instar-Larven von Helicoverpa armigera erhalten wurde, ausgewählt.Die Massenproduktion von Sporen durch den ausgewählten Stamm wurde mit Festkörperfermentation (SSF) unter Verwendung von Reis als Substrat für 14 Tage durchgeführt. Sporen wurden aus der sporulierten Biomasse mit 0,1% Tween-80 extrahiert und verschiedene Formulierungen der Sporen wurden hergestellt. Feldversuche der Formulierungen zur Kontrolle eines H. armigera- Befalles in Taubenerbsen wurden durch randomisierte Blockgestaltung durchgeführt. Die mit Öl und wässrigen Formulierungen erhaltenen Befallkontrollniveaus (78,0% bzw. 70,9%) waren besser als die mit chemischen Pestiziden erhaltenen 63,4%
Introduction
Von der Einführung von Organochlor-Pestiziden in den 1940er Jahren in Indien hat die Verwendung von Pestiziden viele Falten 1 , mit Ernte-Schädlinge noch kostet Milliarden von Rupien 2 jährlich in Bezug auf Ertragsverlust in der landwirtschaftlichen Produktion. Die weit verbreitete und nicht-vernünftige Verwendung von synthetischen Pestiziden ist eine kontinuierliche Bedrohung für die Umwelt und die menschliche Gesundheit 1 . Die wahllose Verwendung von Pestiziden führt zu Rückständen im Boden und zur Erschöpfung von natürlichen Schädlingsbekämpfern. Es dient auch als ein mächtiger Selektionsdruck für die Veränderung der genetischen Make-up einer Schädlingsbevölkerung, was zur Entwicklung des Widerstandes 1 führt . Trotz der enormen Vorteile der grünen Revolution, die hohe Inputs wie Dünger und Pestizide benötigte, sind Schädlinge weiterhin ein wichtiger biotischer Zwang. Eine allgemeine Schätzung der jährlichen Ernteverluste in Indien und weltweit beträgt 12 Mrd. USDEf "> 2 und USD 2.000 Mrd. 3 .
Wenn chemische Pestizide bei der Bekämpfung von Insektenschädlingen schädliche Wirkungen haben, wird es zwingend erforderlich, nach alternativen Methoden zu suchen, die ökologisch sinnvoll, zuverlässig, wirtschaftlich und nachhaltig sind. Die biologische Kontrolle bietet eine geeignete Alternative und beinhaltet die Verwendung von Parasiten, Raubtieren und mikrobiellen Pathogenen 4 . Pilze sind zum Beispiel bekannt, um eine breite Palette von Insektenschädlingen zu infizieren, darunter Lepidopterane, Hymenopterane, Coleopterane und Dipterane, die oft zu natürlichen Tierseuchen führen. Darüber hinaus ist im Gegensatz zu anderen bakteriellen und viralen Insektenbekämpfungsmitteln die Wirkungsweise von insektenpathogenen Pilzen durch Kontakt 5 . Diese Pilze umfassen eine heterogene Gruppe von über 100 Gattungen, wobei etwa 750 Arten unter verschiedenen Insekten berichtet werden. Die bedeutenden Pilzpathogene sind: Metarhizium sp., Beauveria sp., Nomuraea rileyi, Lecanicillium lecanii und Hirsutella sp., um nur einige zu nennen 6. M. anisopliae (Metchnikoff) Sorokin ist der zweithäufigste entomopathogene Pilz in der Biokontrolle. Es ist bekannt, über 200 Arten von Insekten anzugreifen 7 .
In dieser Studie werden verschiedene Stufen der wissensbasierten Entwicklung eines Mycopesticids mit M. anisopliae vorgestellt. Dazu gehören: 1) die Identifizierung einer Quelle ( dh entweder Boden oder mykosierte Insekten) für virulenten Entomopathogene, 2) Entomopathogenidentifizierung und Selektion, 3) Strategien zur Aufrechterhaltung ihrer virulenten Natur und Wirksamkeit im Labor-Bioassay und im Feld, 4 ) Die kostengünstige Formulierung von infektiösen Propagulen, 5) die Entwicklung von einzigartigen Qualitätskontrollparametern für die virulente Präparation und 6) Bioprospektation und Wertschöpfung.
Protocol
Representative Results
Discussion
Während der 1880er Jahre wurde der erste Versuch unternommen, Metarhizium zu benutzen, um den Skarabäuskäfer, Anisoplia austriaca und die Zuckerrüben curculio, Cleonis punctiventris 21 zu kontrollieren . In diesem Protokoll war eine der Voraussetzungen, einen virulenten Stamm entweder vom Boden oder von infizierten Insekten zu isolieren. Tatsächlich haben andere Parameter wie LC 50 , LT 50 und ST 50 wesentlich zur Kos…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren bestätigen den Beitrag der Mitarbeiter aus dem Indo-Swiss Collaboration in Biotechnology (ISCB) des Fachbereichs Biotechnologie, Neu-Delhi und der Direktion für Entwicklung und Zusammenarbeit, Bern, Schweiz. Die Beiträge von Projektschülern und Mitarbeitern, die an der Entwicklung des Mycoinsektizids beteiligt sind, darunter Vandana Ghormade, Pallavi Nahar, Priya Yadav, Shuklangi Kulkarni, Manisha Kapoor, Santosh Chavan, Ravindra Vidhate, Shamala Mane und Abhijeet Lande, werden anerkannt. EKP und SGT danken der University Grants Commission, Indien und dem Council of Scientific and Industrial Research (CSIR), Indien, für Forschungsstipendien. MVD erkennt die Unterstützung des Rates für industrielle und wissenschaftliche Forschung, Neu-Delhi für das Emeritus Scientist Scheme an. Die Autoren sind dank der Abteilung für Biotechnologie, Neu-Delhi, Indien für die finanzielle Unterstützung im Rahmen der ISCB- und SBIRI-Programme. Wir sind dankbarRezensenten für ihre Eingaben.
Materials
| Agar | Hi-Media | RM666 | Reagent |
| Ammonium sulphate | Thomas Baker | 11645 | Reagent |
| DNA analyzer | Applied biosystem | ABI prism 3730 | Instrument |
| DNA islation kit | Qiagen | 69104 | Reagent |
| Dodine | Sigma | 45466 | Reagent |
| Gel extraction kit | Qiagen | 28604 | Reagent |
| Glucose | Hi-Media | GRM077 | Reagent |
| Knapsac sparyer | Kaypee | HY-16L (1004) | Instrument |
| Peptone | Hi-Media | RM006-500G | Reagent |
| Polypropylene vials | Laxbro | SV-50 | Plasticware |
| Potato dextrose agar (PDA) | Hi-Media | M096-500G | Reagent |
| Tween-80 | SRL | 28940 | Reagent |
| Ultra low volume sparyer | Matabi | INSECDISK | Instrument |
| Unicorn-bags | Unicorn | UP-140024-SMB | Autoclavalbe bag for SSF |
| Yeast extract | Hi-Media | RM027-500G | Reagent |
| Chromas 2.1 | software |
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