Ontwikkeling<em> Metarhizium anisopliae</em> Als een mycoinsecticide: van isolatie tot veldprestatie
Summary
Hierbij rapporteren we de verschillende fasen die betrokken zijn bij de kennisgebaseerde ontwikkeling van een effectief mycoinsecticide, waaronder de isolatie, identificatie, screening en selectie van de "best fit" entomopathogene schimmel, Metarhizium anisopliae , voor de bestrijding van insectenpest in de landbouw .
Abstract
Een grote zorg bij het ontwikkelen van commerciële mycoinsecticiden is de vermogenssnelheid in vergelijking met die van chemische insecticiden. Daarom zijn isolatie en screening voor de selectie van een snelwerkende, zeer virulente entomopathogene schimmel belangrijke stappen. Entomopathogene schimmels, zoals Metarhizium, Beauveria en Nomurea , die optreden via contact, zijn beter geschikt dan Bacillus thuringiensis of nucleopolyhedrosisvirus (NPV), die door het insectenpest ingeënt moet worden. In het huidige werk hebben we 68 Metarhizium stammen van geïnfecteerde insecten geïsoleerd met behulp van een bodemverdunning en aas methode. De isolaten werden geïdentificeerd door de amplificatie en sequentiebepaling van het ITS1-5.8S-ITS2 en 26S rDNA gebied. De meest virulente stam van Metarhizium anisopliae werd geselecteerd op basis van de mediane dodelijke concentratie (LC 50 ) en de tijd (LT 50 ) verkregen in insecten bioassays tegen III-instar larven van Helicoverpa armigera.De massaproductie van sporen door de geselecteerde stam werd uitgevoerd met vaste-fermentatie (SSF) met gebruikmaking van rijst als substraat gedurende 14 dagen. Sporen werden geëxtraheerd uit de sporulated biomassa onder gebruikmaking van 0,1% tween-80, en verschillende formuleringen van de sporen werden bereid. Veldproeven van de formuleringen voor de controle van een H. armigera- besmetting in duivenwten werden uitgevoerd door gerandomiseerd blokontwerp. De infectie controle niveaus verkregen met olie en waterige formuleringen (respectievelijk 78,0% en 70,9%) waren beter dan de 63,4% verkregen met chemisch pesticide.
Introduction
Van de introductie van organische chloorpesticiden in de jaren 1940 in India, is het gebruik van pesticiden veel vouw 1 toegenomen, met gewaspestjes die jaarlijks miljarden rupees 2 kosten in termen van opbrengstverlies in de landbouwproductie. Het wijdverspreide en niet-oordeelkundige gebruik van synthetische pesticiden is een voortdurende bedreiging voor het milieu en de menselijke gezondheid 1 . Het onoordeelkundige gebruik van pesticiden leidt tot residuen in de bodem en de uitputting van natuurlijke roofdieren. Het dient ook als een krachtige selectie druk om de genetische make-up van een plaagpopulatie te veranderen, wat leidt tot de ontwikkeling van weerstand 1 . Ondanks de enorme voordelen van de groene revolutie, die hoge inputs vereiste, zoals meststoffen en pesticiden, blijven ongedierte een belangrijke biotische beperking. Een algemene schatting van de jaarlijkse gewasverliezen in India en wereldwijd bedraagt USD 12 miljardEf "> 2 en USD 2.000 miljard 3 respectievelijk.
Wanneer chemische bestrijdingsmiddelen schadelijke effecten hebben wanneer ze insectenbestrijdingen bestrijden, wordt het belangrijk om te zoeken naar alternatieve methoden die ecologisch geluid, betrouwbaarheid, economisch en duurzaam zijn. Biologische controle biedt een geschikt alternatief en omvat het gebruik van parasieten, roofdieren en microbiële pathogenen 4 . Zo zijn bijvoorbeeld schimmels een breed scala aan insectenbestrijding, waaronder lepidopteranen, hymenopteranen, coleopteranen en dipteranen, die vaak leiden tot natuurlijke epizootica. Bovendien, in tegenstelling tot andere bacteriële en virale insecten controle middelen, is de werking van insecten pathogene schimmels via contact 5 . Deze schimmels bestaan uit een heterogene groep van meer dan 100 genera, waarbij ongeveer 750 soorten onder verschillende insecten worden gerapporteerd. De belangrijke schimmelpathogenen zijn: Metarhizium sp., Beauveria sp., Nomuraea rileyi, Lecanicillium lecanii en Hirsutella sp., een paar te noemen 6. M. anisopliae (Metchnikoff) Sorokin is de tweede meest gebruikte entomopathogene schimmel bij biocontrole. Het is bekend om meer dan 200 soorten insecten aan te vallen 7 .
In deze studie worden verschillende stadia betrokken bij de kennisgebaseerde ontwikkeling van een mycopesticide met behulp van M. anisopliae gepresenteerd. Dit omvat: 1) de identificatie van een bron ( dwz bodem of mycosed insecten) voor virulente entomopathogenen, 2) entomopathogene identificatie en selectie, 3) strategieën om hun virulente natuur en effectiviteit in het laboratorium bio-analyse en in het veld te handhaven, 4 ) De kosteneffectieve formulering van infectieve propagules, 5) de ontwikkeling van unieke kwaliteitscontroleparameters voor virulente bereiding, en 6) bioprospectie en waardetoevoeging.
Protocol
Representative Results
Discussion
Tijdens de 1880's werd de eerste poging gedaan om Metarhizium te gebruiken om de scarabeker , Anisoplia austriaca, en de suikerbietcurculio, Cleonis punctiventris 21 , te beheersen . In dit protocol was een van de voor- waarden om een virulente stam te isoleren, van de grond of van geïnfecteerde insecten. Inderdaad hebben andere parameters, zoals LC 50 , LT 50 en ST 50 , aanzienlijk bijgedragen…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs erkennen de bijdrage van medewerkers van het programma Biomedische Biologie (ISCB) van het Departement Biotechnologie, New Delhi en het Zwitserse Agentschap voor Ontwikkeling en Samenwerking, Berne, Zwitserland. De bijdragen van projectstudenten en medewerkers betrokken bij de ontwikkeling van het mycoinsecticide, waaronder Vandana Ghormade, Pallavi Nahar, Priya Yadav, Shuklangi Kulkarni, Manisha Kapoor, Santosh Chavan, Ravindra Vidhate, Shamala Mane en Abhijeet Lande, worden erkend. EKP en SGT bedanken de universitaire subsidiecommissie, India en de Raad van Wetenschappelijk en Industrieel Onderzoek (CSIR), India, respectievelijk voor onderzoeksbeurzen. MVD erkent de steun van de Raad van Industrieel en Wetenschappelijk Onderzoek, New Delhi voor het Emeritus Scientist Scheme. De auteurs zijn dankbaar aan de afdeling Biotechnologie, New Delhi, India voor de financiële ondersteuning onder de ISCB en SBIRI programma's. Wij zijn dankbaar voorBeoordelaars voor hun input.
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 |
References
- Aktar, M. W., Sengupta, D., Chowdhury, A. Impact of pesticides use in agriculture: their benefits and hazards. Interdisciplinary Toxicology. 2 (1), 1-12 (2009).
- Dhaliwal, G. S., Jindal, V., Mohindru, B. Crop losses due to insect pests: Global and Indian scenario. Indian J Entomol. 77 (2), 165-168 (2015).
- Popp, J., Peto, K., Nagy, J. Pesticide productivity and food security. A review. Agronomy for Sustainable Development. 33 (1), 243-255 (2015).
- van Lenteren, J. C., Manzaroli, G., Albajes, R., Gullino, M. L., van Lenteren, J. C., Elad, Y. Evaluation and use of predators and parasitoids for biological control of pests in greenhouses. Integrated pest and disease management in greenhouse crops. , 183-201 (1999).
- Charnley, A. K., Collins, S. A., Kubicek, C. P., Druzhinina, I. S. Entomopathogenic fungi and their role in pest control. The Mycota IV: Environmental and Microbial Relationships. , 159-187 (2007).
- Deshpande, M. V., MV, D. e. s. h. p. a. n. d. e., et al. Comparative evaluation of indigenous fungal isolates, Metarhizium anisopliae M34412, Beauveria bassiana B3301 and Nomuraea rileyi N812 for the control of Helicoverpa armigera (Hüb.) on pulses. Proceeding of the international workshop on entomopathogenic fungi – a valuable alternative to fight against insect pests. , 51-59 (2004).
- Roberts, D. W., Hajek, A. E., Leathan, G. F. Entomopathogenic fungi as bioinsecticides. Frontiers in industrial mycology. , 144-159 (1992).
- Goettel, M., Inglis, G. D., Lacey, L. A. . Fungi: Hyphomycetes. Manual of techniques in insect pathology. , 213-245 (1996).
- Keller, S., Kessler, P., Schweizer, C. Distribution of insect pathogenic soil fungi in Switzerland with special reference to Beauveria brongniartii and Metharhizium anisopliae. BioControl. 48 (3), 307-319 (2003).
- White, T. J., Bruns, T., Lee, S., Taylor, J., Innis, M. A. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics. PCR-Protocols: A guide to methods and applications. , 315-322 (1990).
- Ignoffo, C. M., Futtler, B., Marston, N. L., Hostetter, D. L., Dickerson, W. A. Seasonal incidence of the entomopathogenic fungus Spicaria rileyi associated with noctuid pests of soybeans. J Invertebr Pathol. 25 (1), 135-137 (1975).
- Abbott, W. S. A method for computing the effectiveness of an insecticide. J Econ Entomol. 18 (2), 265-267 (1925).
- Nahar, P. . Development of biocontrol agents for the control of pests in agriculture using chitin metabolism as target. , 137 (2004).
- Kulkarni, S. A., et al. Comparison of Metarhizium isolates for biocontrol of Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) in chickpea. Biocontrol Sci Tech. 18 (8), 809-828 (2008).
- Jeffs, L. B., Khachatourians, G. G. Estimation of spore hydrophobicity for members of the genera Beauveria, Metarhizium, and Tolypocladium by salt-mediated aggregation and sedimentation. Can J Microbiol. 43 (1), 23-28 (1997).
- Henderson, C. F., Tilton, E. W. Tests with acaricides against the brow wheat mite. J Econ Entomol. 48 (2), 157-161 (1955).
- Hassani, M. . Development and proving of biocontrol methods based on Bacillus thuringiensis and entamopathogenic fungi against the cotton pests Spodoptera littoralis, Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) and Aphis gossypii (Homoptera: Aphididae). , (2000).
- Enkerli, J., Ghormade, V., Oulevey, C., Widmer, F. PCR-RFLP analysis of chitinase genes enable efficient genotyping of Metarhizium anisopliae var. anisopliae. J Invert Pathol. 102 (2), 185-188 (2009).
- Bidochka, M. J., Melzer, M. J. Genetic polymorphism in three subtilisin-like protease isoforms (Pr1A, Pr1B and Pr1C) from Metarhizium strains. Can. J. Microbiol. 46 (12), 1138-1144 (2000).
- McCoy, C. W., Samson, R. A., Boucias, D. G., Ignoffo, C. M., Mandava, N. B. Entomogenous fungi. Handbook of natural pesticides, Microbial insecticides, Part A. Entomogenous protozoa and fungi. , 151-236 (1988).
- Nahar, P. B., et al. Effect of repeated in vitro sub-culturing on the virulence of Metarhizium anisopliae against Helicoverpa armigera (Lepidoptera Noctuidae). Biocontrol Sci Tech. 18 (4), 337-355 (2008).
- Kapoor, M., Deshpande, M. V. Development of mycoinsecticide for the control of insect pests: Issues and challenges in transfer of technology from laboratory to field. Kavaka. 40, 45-56 (2013).
- Deshpande, M. V. Mycopesticide Production by Fermentation: Potential and Challenges. Crit Rev Microbiol. 25 (3), 229-243 (1999).
