Боверіяbassiana та Metarhizium anisopliae – два найважливіших та широко використовуваних ентомопатогенних гриби (ЕПФ) для боротьби зі шкідниками. Недавні дослідження показали, що вони також можуть сприяти росту рослин після штучної інокуляції. Щоб точніше оцінити колонізацію та ріст-стимулюючі ефектиБоверія бассіаната Metarhizium anisopliae на сільськогосподарських культурах. У цьому дослідженні розсаду кукурудзи обробляли 13 штамами Beauveria bassiana та 73 штамами Metarhizium anisopliae відповідно як ризосферними грибами в гідропонній системі. Параметри росту рослин, включаючи висоту рослини, довжину кореня та свіжу масу, контролювали та реєстрували протягом 35 днів поспіль, щоб підтвердити рістстимулюючий ефект ентомопатогенної грибкової інокуляції. Результати оцінки коефіцієнта відновлення грибків (FRR) показали, що як Beauveria bassiana, так і Metarhizium anisopliae здатні до ендофітної колонізації тканин кукурудзи. На 7-й день коефіцієнт виявлення Beauveria bassiana становив 100% як у стеблах, так і в листках, але до 28-го дня коефіцієнт виявлення в стеблах знизився до 11,1%, а в листках - до 22,2%. Однак, *Beauveria bassiana* не виявлялася в коренях до 28-го дня, з коефіцієнтом виявлення 33,3%. Протягом періоду спостереження штами *Metarhizium anisopliae* були виділені з коренів, стебел та листя рослини з високим рівнем виявлення. ПЛР-ампліфікація грибково-специфічних смуг ДНК додатково підтвердила систематичну колонізацію *Beauveria bassiana* та *Metarhizium anisopliae* у різних тканинах; цей метод продемонстрував вищу чутливість виявлення та 100% позитивну реакцію. Порівняно з початковими значеннями в гідропонному розчині, до 21-го дня щільність грибів зменшилася до менш ніж 1%. Таким чином, два відібрані штами ентомопатогенних грибів успішно встановили ендофітну колонізацію, а не колонізацію, ризосфери кукурудзи та значно сприяли її росту в гідропонній системі. Ентомопатогенні гриби мають величезний потенціал для використання в органічному землеробстві, зокрема як біопестициди та біодобрива.
Ентомопатогенні гриби (ЕПГ) довели свою важливість як агентів біологічної боротьби (БКА) для боротьби з різними шкідниками завдяки широкому колу господарів, легкості виробництва, стабільності та високій патогенності.1, 2, 3У Китаї *Beauveria bassiana* та *Metarhizium anisopliae* комерційно використовуються для сталого контролю основних шкідників кукурудзи (таких як кукурудзяний метелик та бавовняний червець), щоб уникнути надмірного використання хімічних пестицидів.4У боротьбі зі шкідниками за допомогою грибів трикутні відносини між рослинами, шкідниками та грибами набагато складніші, ніж відносини між шкідниками та грибковими патогенами.
Багато рослин живуть у симбіозі з ендофітними грибами5, які заселяють рослинні тканини, не завдаючи їм значної шкоди6Ендофітні гриби – це організми, що утворюються після встановлення мутуалістичних симбіотичних стосунків зі своїм хазяїном.7Вони можуть прямо чи опосередковано сприяти росту рослин та підвищувати їхню адаптивність до несприятливих умов, включаючи біотичні та абіотичні стреси.8, 9, 10Ендофітні гриби мають важливі філогенетичні характеристики та особливості способу життя, такі як колонізація, розселення, специфічність до рослини-господаря та колонізація різних рослинних тканин.11Використання ендофітних грибів як ендофітних організмів привернуло широку увагу досліджень і продемонструвало багато унікальних переваг порівняно з традиційними ендофітними організмами.
Beauveria bassiana та Metarhizium anisopliae можуть вражати різноманітні рослини, включаючи, але не обмежуючись, пшеницю, сою, рис, бобові, цибулю, помідори, пальми, виноград, картоплю та бавовну.12Локальна або системна інфекція вражає переважно корені, стебла, листя та внутрішні тканини рослин.11Штучне зараження шляхом обробки насіння, позакореневого підживлення та зрошення ґрунту може сприяти росту рослин через ендофітну інфекцію грибами.13, 14, 15, 16Обробка насіння посівів Beauveria bassiana та Metarhizium anisopliae успішно викликала ендофітну інфекцію в тканинах рослин та сприяла росту рослин шляхом збільшення висоти стебла, довжини кореня, маси кореня та маси стебла.17, 18, 19Інокуляція ґрунту тапозакореневеОбприскування Beauveria bassiana також є найпоширенішими методами застосування, які можуть значно сприяти росту розсади кукурудзи.20
Метою цього дослідження було оцінити рістостимулюючі ефекти та колонізаційні характеристики проростків кукурудзи за допомогою Beauveria bassiana та Metarhizium anisopliae, а також їхній вплив на ріст рослин у гідропонних системах.
У 35-денному експерименті обробка грибами Beauveria bassiana та Metarhizium anisopliae значно сприяла росту кукурудзи. Як показано на рисунку 1, стимулюючий вплив грибів на різні органи кукурудзи залежав від стадії їх росту.
Ріст розсади кукурудзи за різних обробок з часом. Зліва направо лінії різного кольору представляють розсаду кукурудзи в контрольній групі, групі, обробленій Beauveria bassiana, та групі, обробленій Metarhizium anisopliae, відповідно.
Колонізацію тканин кукурудзи *Beauveria bassiana* та *Metarhizium anisopliae* було додатково досліджено за допомогою ПЛР-ампліфікації. У таблиці 5 показано, що *Beauveria bassiana* колонізувала 100% усіх тканин органів кукурудзи в кожній точці відбору проб (7–35 днів). Подібні результати спостерігалися для *Metarhizium anisopliae* у тканинах листя, але колонізація цим грибом не завжди залишалася на рівні 100% у стеблах та листках кукурудзи.
Методи інокуляції мають вирішальне значення для моделей колонізації грибками.28Парса та ін.29виявили, що *Beauveria bassiana* може колонізувати рослини ендофітно при обприскуванні або поливі, тоді як колонізація коренів можлива лише за умови поливу. У сорго Тефера та Відаль повідомили, що інокуляція листя збільшила швидкість колонізації *Beauveria bassiana* у стеблі, тоді як інокуляція насіння збільшила швидкість колонізації як коренів, так і стебел. У цьому дослідженні ми інокулювали коріння двома грибами, додаючи конідіальну суспензію безпосередньо до гідропонної системи. Цей метод може підвищити ефективність поширення грибів, оскільки проточна вода може сприяти переміщенню грибкових конідій до коренів кукурудзи. Окрім методів інокуляції, на успішну колонізацію різних тканин рослин грибами можуть впливати інші фактори, такі як ґрунтові мікроорганізми, температура, відносна вологість, поживне середовище, вік і вид рослин, щільність інокуляції та види грибів.28
Крім того, ПЛР-ампліфікація грибково-специфічних смуг ДНК являє собою новий та чутливий метод виявлення грибкових ендофітів. Наприклад, після культивування рослинних тканин на селективних грибкових середовищах було виявлено низьку кількість вільних рецепторів-детекторів (FRR) для *Beauveria bassiana*, але ПЛР-аналіз показав 100% виявлення. Низька щільність популяції ендофітних грибів у рослинних тканинах або біотичне пригнічення рослинних тканин може бути причиною невдалого росту грибів на селективних середовищах. ПЛР-ампліфікацію можна надійно застосовувати для вивчення ендофітних грибів.
Попередні дослідження показали, що деякі ендофітні комахи-патогени можуть діяти як біодобрива, сприяючи росту рослин. Джабер та ін. [16]повідомляли, що насіння пшениці, інокульоване Beauveria bassiana протягом 14 днів, мало більшу висоту стебла, довжину кореня, масу свіжого кореня та масу стебла, ніж неінокульовані рослини. Руссо та ін.[30]повідомляли, що позакореневе обприскування кукурудзи Beauveria bassiana збільшило висоту рослин, кількість листків та кількість вузлів першого колоса.
У нашому дослідженні два відібрані ентомопатогенні гриби, Beauveria bassiana та Metarhizium anisopliae, також значно сприяли росту кукурудзи в гідропонній системі вирощування рослин та встановили систематичну колонізацію різних тканин проростків кукурудзи, що, як очікується, сприятиме росту в довгостроковій перспективі.
На противагу цьому, Молойнян та ін. виявили, що навіть через 4 тижні після зрошення ґрунту не було суттєвих відмінностей у висоті рослин, кількості коренів, кількості листя, свіжій вазі та сухій вазі між виноградними лозами, обробленими та необробленими *Beauveria bassiana*. Це не дивно, оскільки ендофітна здатність певних штамів грибів може бути тісно пов'язана з видом рослини-господаря, сортом рослини, умовами живлення та впливом навколишнього середовища. Тулл та Мейінг досліджували вплив обробки насіння *Beauveria bassiana* (GHA) на ріст кукурудзи. Вони виявили, що *Beauveria bassiana* діяла як стимулятор росту кукурудзи лише за умов достатньої кількості поживних речовин, а за умов дефіциту поживних речовин стимулюючий ефект не спостерігався. Таким чином, механізм реакції рослин на ендофітний вплив грибів далеко не ясний і потребує подальшого дослідження.
Ми досліджували вплив ентомопатогенних грибів *Beauveria bassiana* та *Metarhizium anisopliae* як стимуляторів росту кукурудзи. Однак, чи є основним механізмом ризосфера чи ендофіт, залишається незрозумілим. Ми спостерігали за динамікою популяцій *Beauveria bassiana* та *Metarhizium anisopliae* у гідропонних розчинах та рослинних тканинах, щоб з'ясувати їхні механізми дії. Використовуючи колонієутворюючі одиниці (КУО) як індикатор, ми виявили, що чисельність *Beauveria bassiana* та *Metarhizium anisopliae* у гідропонному розчині швидко зменшувалася. Через один тиждень залишкова концентрація *Metarhizium anisopliae* становила менше 10%, а *Beauveria bassiana* - менше 1%. У гідропонному розчині кукурудзи обидва гриби практично зникли до 28-го дня. Контрольні експерименти показали, що конідії обох грибів зберігали високу життєздатність у гідропонній системі через один тиждень. Таким чином, ендофітні гриби, під впливом конідіальної адгезії, розпізнавання хазяїном та ендогенних шляхів, є основною причиною різкого зниження чисельності грибів у гідропонній системі. Крім того, рістостимулююча функція грибів зумовлена переважно їхньою ендофітною функцією, а не функцією ризосфери.
Біологічні функції зазвичай пов'язані з щільністю популяції. Тільки кількісно визначивши кількість ендофітних грибів у тканинах рослин, ми можемо встановити зв'язок між стимуляцією росту рослин та щільністю популяції ендофітних грибів. Механізми, за допомогою яких стимулюється ріст рослин при ентомопатогенних грибно-рослинних взаємодіях, потребують подальшого дослідження. Ентомопатогенні гриби не тільки мають значний потенціал для біологічного контролю шкідників, але й відіграють важливу роль у стимулюванні росту рослин, відкриваючи нові перспективи екологічної взаємодії між рослинами, шкідниками та ентомопатогенними грибами.
З кожної експериментальної групи було випадковим чином відібрано дев'яносто рівномірно зростаючих та здорових саджанців кукурудзи. Середовище для вирощування навколо коренів кожного саджанця ретельно промивали дистильованою водою, щоб уникнути пошкодження кореневої системи. Оброблені саджанці кукурудзи, які мали рівномірний ріст як у надземній, так і в підземній частинах, потім пересаджували в гідропонну систему вирощування кукурудзи.
Всі експериментальні дані були проаналізовані за допомогою однофакторного дисперсійного аналізу (ANOVA) в IBM SPSS Statistics (версія 20.0), а значущість відмінностей між варіантами лікування визначалася за допомогою тесту Тьюкі HSD (P ≤ 0,05).
Оскільки рослинний матеріал було придбано у місцевого сертифікованого дистриб'ютора, ліцензія не була потрібна. Використання рослин або рослинного матеріалу в цьому дослідженні відповідає відповідним міжнародним, національним та/або інституційним рекомендаціям.
На завершення, два ентомопатогенні гриби, *Beauveria bassiana* та *Metarhizium anisopliae*, відіграли позитивну роль у стимулюванні росту розсади кукурудзи після інокуляції ризосфери за допомогою гідропонної системи. Ці два гриби змогли встановити систематичну колонізацію всіх органів і тканин кукурудзи через кореневу систему протягом одного тижня. Динаміка популяції грибів у гідропонному розчині та колонізація грибами тканин кукурудзи показали, що, окрім функції ризосфери, ендофітна функція грибів зробила більш значний внесок у спостережуване стимулювання росту рослин. Ендофітна поведінка грибів продемонструвала деякі видоспецифічні характеристики. Ампліфікація грибоспецифічних смуг ДНК за допомогою ПЛР виявилася більш чутливою, ніж методи виявлення колоній з використанням селективних для грибів середовищ. Цей метод може бути використаний для більш точного відстеження колонізації грибів та їх просторового розподілу в тканинах рослин. Необхідні подальші дослідження, щоб з'ясувати механізми, за допомогою яких рослини та шкідники рослин реагують на ендофітний вплив грибів (додаткова інформація).
Набори даних, отримані під час цього дослідження, доступні у відповідного автора за обґрунтованим запитом.
Час публікації: 20 січня 2026 р.