Zahlavi

Využití mikroskopických hub a parazitických hlístic k hubení mandelinky bramborové

Využití mikroskopických hub a parazitických hlístic k hubení mandelinky bramborové

Tue Jul 19 12:58:18 CEST 2016

Mandelinka bramborová je v našich podmínkách nejrozšířenějším a nejznámějším hmyzím škůdcem, který způsobuje velké ekonomické škody zejména na porostech brambor tím, že larvy spolu s dospělými brouky redukují listovou plochu a v některých případech mohou způsobit i holožír. Její původní oblastí výskytu je Severní Amerika. Na našem kontinentu se poprvé objevila v roce 1922 ve Francii a do konce dvacátého století se stala problémem v celé Evropě, Malé Asii, Iránu, Centrální Asii a západní Číně.

Na české území dorazila v 50. letech a její invaze okamžitě nabrala podobu kalamity. V důsledku intenzivního používání insekticidů si mandelinka postupně vytvořila rezistenci k většině přípravků a její regulace je tak v současné době značně obtížná. Kromě využití stále diskutovaných geneticky modifikovaných plodin se jako perspektivní řešení problému rezistence škůdce jeví vývoj metod biologické ochrany rostlin za pomoci přirozených patogenních organismů, které napadají hmyz.


Foto: Vladimír Půža, Archiv BC AV ČR
Masa invazivních larev hlístic (háďátek), uvolněná z hostitele – zavíječe voskového


Mezi hmyzími nemocemi se kromě virů a bakterií vyskytují i mnohé entomopatogenní houby. Některé z nich se již v šedesátých letech minulého století začaly využívat k ochraně rostlin. V současnosti existuje na trhu zhruba 170 produktů, tzv. mykoinsekticidů, které využívají zejména houby rodu Beauveria, Metarhizium a Isaria. Houba usmrtí hostitele tím, že produkuje toxické metabolity, například toxin zvaný beauvericin. Nejprve však musí překonat mechanickou bariéru, kterou je hmyzí kutikula. K tomu používá různé enzymy. Uvnitř těla hostitele houba tvoří mycelium, které po nějaké době prorůstá na povrch mumifikovaného těla, kde se začnou vytvářet konidiospory – těmi se patogen šíří do okolí a může infikovat další jedince.

Účinky některých entomopatogenních hub na mandelinku bramborovou byly již dříve zkoumány v mnoha studiích včetně terénních experimentů. V naší laboratoři jsme se dlouhodobě zabývali houbou druhu Isaria fumosorosea, která doposud proti mandelince testována nebyla. Konkrétně jsme pracovali s původním českým kmenem, který je vedený ve Sbírce mikroorganismů v Brně pod označením CCM 8367 a s komerčním kmenem Apopka 97 původem z Floridy. Výsledky experimentů ukázaly vysokou účinnost našeho kmene, který dokázal během týdne usmrtit až 97 % larev. U kukel mandelinky byla mortalita o něco nižší, nicméně zde je výhodou, že toto stadium se nachází v půdě, kde jsou pro rozvoj mykózy vhodné podmínky.

Vetřelec se symbiotickou bakterií

Dalšími, pro pěstitele užitečnými organismy jsou parazitické hlístice. Vyskytují se docela běžně v půdě, mají protáhlé hadovité tělo mikroskopické velikosti a do hmyzího hostitele pronikají nejčastěji tělními otvory. Jejich životní cyklus je poměrně komplikovaný. Invazní larva se vyskytuje volně v půdě. Jakmile objeví vhodného hmyzího hostitele, proniká do jeho těla. Cyklus pokračuje přes několik generací v mrtvém hostiteli a uzavírá se v době, kdy jsou živiny z těla hostitele vyčerpány. V ten moment se larvy druhého instaru mění na invazní, a ty se vydávají do vnějšího prostředí. Na rozdíl od entomopatogenních hub si však dokáží svoji oběť aktivně vyhledat a překonat přitom vzdálenost až několika desítek centimetrů. Hlístice si s sebou nosí symbiotické bakterie rodu Xenorhabdus nebo Photorhabdus. A právě tyto bakterie jsou hlavní zbraní hlístice proti hmyzu. Bakterie, podobně jako houba, produkují řadu pro hmyz toxických látek. V usmrceném těle se pak tyto bakterie množí a slouží jako potrava pro hlístice, které by samy nebyly schopné živiny z hmyzího těla využít.


Foto: Vladimír Půža, Archiv BC AV ČR
Invazivní larva parazitické hlístice (háďátka), hlavová část – fotografie z elektronového mikroskopu

Pro ověření možnosti hubení mandelinky pomocí parazitických hlístic jsme zvolili druh Steinernema feltiae. Účinnost vyjádřená procentem mortality mandelinky byla oproti houbě I. fumosorosea nižší a dosahovala maximálně 85 %. I v tomto případě však byla mortalita vyšší při aplikaci na larvy než při aplikaci na kukly.

Spoluhráči nebo soupeři?

Další otázkou, která nás zajímala, bylo, zda entomopatogenní houba a hlístice mohou proti škůdci vytvořit účinný tandem. Podobné testy na jiných druzích hub a hlístic již byly uskutečněny, avšak s protichůdnými výsledky. Oba organismy mají odlišný způsob infikování hostitele a je možné, že si budou vzájemně konkurovat a škodit. Provedli jsme proto sérii experimentů, kde jsme larvy mandelinky bramborové vystavili různým kombinacím obou patogenů. Výsledky ukázaly, že použití houby spolu s parazitickými hlísticemi zvýší úhyn larev mandelinky na téměř 100 % a účinek je výrazně rychlejší. Platí to však jen při současné aplikaci obou organismů. Pokud dáme houbě delší čas na rozvoj infekce, tj. nasadíme do boje hlístice se zpožděním jednoho až několika dnů, do hostitele pronikne nižší počet hlístic. Navíc, zřejmě v důsledku kompetice o prostor i živiny uvnitř hostitele, jsou dospělci hlístic pak menší, než v případě kdy se vyvíjí v hostiteli neinfikovaném houbou, a často se ani nevyvinou. Svoji roli může hrát i houbou způsobená inhibice růstu symbiotických bakterií, kterými se hlístice živí. Vypadá to tedy, že pro hlístice nepředstavuje houbou nakažený hostitel nejvhodnější prostředí. Každopádně však tato dvojice může společnými silami účinněji oslabit imunitní systém škůdce a ve výsledku je pro nás jejich kombinovaná aplikace přínosem.


Foto: Oxana Skoková Habuštová, archiv BC AV ČR
Podélné řezy larvou mandelinky bramborové infikované současně houbou Isaria fumosorosea a hlísticí Steinernema feltiae. Žluté šipky označují hyfy houby; ep = epidermis; me = mezoderm; sf = S. feltiae.

Perspektivy uplatnění v praxi

Zájem o biopreparáty na bázi hmyzích patogenů se bude nepochybně rozšiřovat, protože mnohé klasické insekticidy budou v dohledné době omezeny, ať z důvodu vzniku rezistence škůdců nebo kvůli zpřísňujícím se požadavkům na jejich bezpečnost a vliv na životní prostředí. Dokládá to například zákaz používání neonikotinoidů pro ochranu řepky, neboť se zjistilo, že mají negativní dopad na včely. I velké chemické koncerny proto začínají rozšiřovat portfolia o biopesticidy. Očekává se, že při současném 15% ročním růstu dosáhne globální trh s biopesticidy do roku 2017 výše 3,2 miliardy amerických dolarů. Trend rovněž podporují programy trvale udržitelného a ekologického zemědělství, které odrážejí i zvyšující se zájem spotřebitelů o biopotraviny. Přes tento vývoj není zavedení nového biopesticidu tak snadné, jak by se mohlo zdát. Jde nejen o velmi zdlouhavý, ale také o značně nákladný proces z důvodu mnoha rozsáhlých testů vyžadovaných při registraci přípravků na ochranu rostlin.

ROSTISLAV ZEMEK, VLADIMÍR PŮŽA  a OXANA SKOKOVÁ HABUŠTOVÁ,
Entomologický ústav BC AV ČR, v. v. i.

Pracovníci Laboratoře aplikované entomologie a Laboratoře entomopatogenních hlístic Entomologického ústavu BC AV ČR se dlouhodobě zabývají problematikou biologické regulace hmyzích škůdců. V tomto roce získali na výzkum finanční podporu Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy. Jde o dvouletý česko-izraelský projekt spolufinancovaný Ministerstvem pro vědu, technologie a vesmír Státu Izrael.