Beauveriabassiana e Metarhizium anisopliae sono due dei funghi entomopatogeni (EPF) più importanti e ampiamente utilizzati per il controllo dei parassiti. Studi recenti hanno dimostrato che possono anche promuovere la crescita delle piante dopo l'inoculazione artificiale. Per valutare più accuratamente la colonizzazione e gli effetti di promozione della crescita diBeauveria bassianaIn questo studio, le piantine di mais sono state trattate con 13 ceppi di Beauveria bassiana e 73 ceppi di Metarhizium anisopliae, rispettivamente, come funghi della rizosfera in un sistema idroponico. I parametri di crescita delle piante, tra cui altezza, lunghezza delle radici e peso fresco, sono stati monitorati e registrati per 35 giorni consecutivi per confermare l'effetto di promozione della crescita dell'inoculazione fungina entomopatogena. I risultati della valutazione del tasso di recupero fungino (FRR) hanno mostrato che sia Beauveria bassiana che Metarhizium anisopliae sono in grado di colonizzare endofiticamente i tessuti del mais. Al settimo giorno, il tasso di rilevamento di Beauveria bassiana era del 100% sia nei fusti che nelle foglie, ma al ventottesimo giorno, il tasso di rilevamento nei fusti è diminuito all'11,1% e nelle foglie al 22,2%. Tuttavia, *Beauveria bassiana* non è stata rilevata nelle radici fino al giorno 28, con un tasso di rilevamento del 33,3%. Durante tutto il periodo di osservazione, i ceppi di *Metarhizium anisopliae* sono stati isolati dalle radici, dai fusti e dalle foglie della pianta con un alto tasso di rilevamento. L'amplificazione mediante PCR delle bande di DNA specifiche del fungo ha ulteriormente confermato la colonizzazione sistematica di *Beauveria bassiana* e *Metarhizium anisopliae* in vari tessuti; questo metodo ha dimostrato una maggiore sensibilità di rilevamento e una reazione positiva al 100%. Rispetto ai valori iniziali nella soluzione idroponica, entro il giorno 21, la densità fungina è diminuita a meno dell'1%. Pertanto, i due ceppi selezionati di funghi entomopatogeni hanno stabilito con successo una colonizzazione endofitica, piuttosto che una colonizzazione, della rizosfera del mais e ne hanno promosso significativamente la crescita in un sistema idroponico. I funghi entomopatogeni hanno un enorme potenziale di utilizzo nell'agricoltura biologica, anche come biopesticidi e biofertilizzanti.
I funghi entomopatogeni (EPF) hanno dimostrato la loro importanza come agenti di controllo biologico (BCA) per la gestione di vari parassiti grazie alla loro ampia gamma di ospiti, alla facilità di produzione, alla stabilità e all'elevata patogenicità.1,2,3In Cina, *Beauveria bassiana* e *Metarhizium anisopliae* vengono utilizzati a livello commerciale per il controllo sostenibile dei principali parassiti del mais (come la piralide del mais e il verme del cotone) per evitare l'uso eccessivo di pesticidi chimici.4Nella gestione dei parassiti tramite funghi, la relazione triangolare tra piante, parassiti e funghi è molto più complessa della relazione tra parassiti e patogeni fungini.
Molte piante vivono in simbiosi con funghi endofiti.5che abitano i tessuti vegetali senza causare loro danni significativi.6I funghi endofiti sono organismi che si formano dopo aver instaurato una relazione simbiotica mutualistica con il loro ospite.7Possono promuovere direttamente o indirettamente la crescita delle piante e migliorarne l'adattabilità a condizioni avverse, inclusi stress biotici e abiotici.8, 9, 10I funghi endofiti possiedono importanti caratteristiche filogenetiche e caratteristiche dello stile di vita, come la colonizzazione, la dispersione, la specificità della pianta ospite e la colonizzazione di vari tessuti vegetali.11L'utilizzo di funghi endofiti come organismi endofiti ha attirato l'attenzione di numerosi ricercatori e ha dimostrato molti vantaggi unici rispetto agli organismi endofiti tradizionali.
Beauveria bassiana e Metarhizium anisopliae possono infettare una varietà di piante, tra cui, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, grano, soia, riso, legumi, cipolla, pomodoro, palma, vite, patata e cotone.12L'infezione, locale o sistemica, si manifesta principalmente nelle radici, nei fusti, nelle foglie e nei tessuti interni delle piante.11L'infezione artificiale tramite trattamento delle sementi, applicazione fogliare e irrigazione del terreno può promuovere la crescita delle piante attraverso l'infezione endofitica da parte di funghi.13,14,15,16Il trattamento delle sementi delle colture con Beauveria bassiana e Metarhizium anisopliae ha indotto con successo un'infezione endofitica nei tessuti vegetali e ha promosso la crescita delle piante aumentando l'altezza del fusto, la lunghezza delle radici, il peso fresco delle radici e il peso fresco del fusto.17,18,19Inoculazione del terreno efogliareAnche la nebulizzazione di Beauveria bassiana è uno dei metodi di applicazione più comunemente utilizzati, che può promuovere significativamente la crescita delle piantine di mais.20
Lo scopo di questo studio era valutare gli effetti di promozione della crescita e le caratteristiche di colonizzazione delle piantine di mais da parte di Beauveria bassiana e Metarhizium anisopliae e il loro impatto sulla crescita delle piante in sistemi idroponici.
In un esperimento di 35 giorni, il trattamento con i funghi Beauveria bassiana e Metarhizium anisopliae ha promosso significativamente la crescita del mais. Come mostrato nella Figura 1, l'effetto stimolante dei funghi sui vari organi del mais dipendeva dalla loro fase di crescita.
Crescita delle piantine di mais sottoposte a diversi trattamenti nel corso del tempo. Da sinistra a destra, le linee di diverso colore rappresentano rispettivamente le piantine di mais del gruppo di controllo, del gruppo trattato con Beauveria bassiana e del gruppo trattato con Metarhizium anisopliae.
La colonizzazione dei tessuti di mais da parte di *Beauveria bassiana* e *Metarhizium anisopliae* è stata ulteriormente studiata mediante amplificazione PCR. La Tabella 5 mostra che *Beauveria bassiana* ha colonizzato il 100% di tutti i tessuti degli organi di mais in ogni punto di campionamento (7-35 giorni). Risultati simili sono stati osservati per *Metarhizium anisopliae* nei tessuti fogliari, ma la colonizzazione da parte di questo fungo non è sempre rimasta al 100% negli steli e nelle foglie di mais.
I metodi di inoculazione sono cruciali per comprendere i modelli di colonizzazione fungina.28Parsa et al.29È stato scoperto che *Beauveria bassiana* può colonizzare le piante in modo endofitico quando viene spruzzata o irrigata, mentre la colonizzazione delle radici è possibile solo con l'irrigazione. Nel sorgo, Tefera e Vidal hanno riportato che l'inoculazione fogliare ha aumentato il tasso di colonizzazione di *Beauveria bassiana* nel fusto, mentre l'inoculazione dei semi ha aumentato il tasso di colonizzazione sia nelle radici che nei fusti. In questo studio, abbiamo inoculato le radici con due funghi aggiungendo una sospensione di conidi direttamente al sistema idroponico. Questo metodo può migliorare l'efficienza della dispersione fungina, poiché l'acqua corrente può facilitare il movimento dei conidi fungini verso le radici del mais. Oltre ai metodi di inoculazione, altri fattori come i microrganismi del suolo, la temperatura, l'umidità relativa, il mezzo nutritivo, l'età e la specie della pianta, la densità di inoculazione e la specie fungina possono influenzare il successo della colonizzazione di vari tessuti vegetali da parte dei funghi.28
Inoltre, l'amplificazione mediante PCR delle bande di DNA specifiche dei funghi rappresenta un metodo nuovo e sensibile per la rilevazione degli endofiti fungini. Ad esempio, dopo la coltura di tessuti vegetali su terreni di coltura selettivi per funghi, è stato rilevato un basso numero di recettori di rilevamento liberi (FRR) per *Beauveria bassiana*, ma l'analisi PCR ha prodotto una rilevazione del 100%. La bassa densità di popolazione di funghi endofiti nei tessuti vegetali o l'inibizione biotica dei tessuti vegetali possono essere la causa della scarsa crescita fungina sui terreni di coltura selettivi. L'amplificazione mediante PCR può essere applicata in modo affidabile allo studio dei funghi endofiti.
Studi precedenti hanno dimostrato che alcuni patogeni endofitici degli insetti possono agire come biofertilizzanti promuovendo la crescita delle piante. Jaber et al. [16]Russo et al. hanno riportato che i semi di grano inoculati con Beauveria bassiana per 14 giorni presentavano maggiore altezza del fusto, lunghezza delle radici, peso fresco delle radici e peso del fusto rispetto alle piante non inoculate.[30]È stato riportato che la nebulizzazione fogliare del mais con Beauveria bassiana ha aumentato l'altezza della pianta, il numero di foglie e il numero del primo nodo della spiga.
Nel nostro studio, due funghi entomopatogeni selezionati, Beauveria bassiana e Metarhizium anisopliae, hanno promosso significativamente la crescita del mais in un sistema di coltivazione idroponica e hanno stabilito una colonizzazione sistematica di vari tessuti delle piantine di mais, il che dovrebbe favorire la crescita a lungo termine.
Al contrario, Moloignane et al. hanno scoperto che anche 4 settimane dopo l'irrigazione del terreno, non c'erano differenze significative nell'altezza delle piante, nel numero di radici, nel numero di foglie, nel peso fresco e nel peso secco tra le viti trattate e non trattate con *Beauveria bassiana*. Ciò non sorprende, poiché la capacità endofitica di specifici ceppi fungini può essere strettamente correlata alla specie della pianta ospite, alla cultivar, alle condizioni nutrizionali e alle influenze ambientali. Tull e Meying hanno studiato l'effetto del trattamento dei semi con *Beauveria bassiana* (GHA) sulla crescita del mais. Hanno scoperto che *Beauveria bassiana* agiva come promotore della crescita nel mais solo in condizioni di sufficiente disponibilità di nutrienti e non si osservava alcun effetto stimolatorio in condizioni di carenza di nutrienti. Pertanto, il meccanismo di risposta delle piante agli effetti endofitici dei funghi è tutt'altro che chiaro e richiede ulteriori indagini.
Abbiamo studiato gli effetti dei funghi entomopatogeni *Beauveria bassiana* e *Metarhizium anisopliae* come promotori della crescita nel mais. Tuttavia, non è ancora chiaro se il meccanismo primario sia rizosferico o endofitico. Abbiamo monitorato la dinamica di popolazione di *Beauveria bassiana* e *Metarhizium anisopliae* in soluzioni idroponiche e tessuti vegetali per chiarirne i meccanismi d'azione. Utilizzando le unità formanti colonie (UFC) come indicatore, abbiamo riscontrato che l'abbondanza di *Beauveria bassiana* e *Metarhizium anisopliae* nella soluzione idroponica diminuiva rapidamente. Dopo una settimana, la concentrazione residua di *Metarhizium anisopliae* era inferiore al 10% e quella di *Beauveria bassiana* inferiore all'1%. Nella soluzione idroponica di mais, entrambi i funghi sono praticamente scomparsi entro il ventottesimo giorno. Esperimenti di controllo hanno dimostrato che le spore di entrambi i funghi hanno mantenuto un'elevata vitalità nel sistema idroponico dopo una settimana. Pertanto, i funghi endofiti, influenzati dall'adesione delle spore, dal riconoscimento dell'ospite e dalle vie metaboliche endogene, sono la causa principale del drastico calo dell'abbondanza fungina nel sistema idroponico. Inoltre, la funzione di promozione della crescita dei funghi è dovuta principalmente alla loro funzione endofitica, non a quella rizosferica.
Le funzioni biologiche sono generalmente associate alla densità di popolazione. Solo quantificando il numero di funghi endofiti nei tessuti vegetali è possibile stabilire una relazione tra la stimolazione della crescita delle piante e la densità di popolazione dei funghi endofiti. I meccanismi attraverso i quali la crescita delle piante viene stimolata nelle interazioni tra funghi entomopatogeni e piante richiedono ulteriori indagini. I funghi entomopatogeni non solo possiedono un potenziale significativo per il controllo biologico dei parassiti, ma svolgono anche un ruolo importante nella stimolazione della crescita delle piante, aprendo nuove prospettive sulle interazioni ecologiche tra piante, parassiti e funghi entomopatogeni.
Da ciascun gruppo sperimentale sono state selezionate casualmente novanta piantine di mais sane e a crescita uniforme. Il substrato di coltivazione intorno alle radici di ogni piantina è stato accuratamente risciacquato con acqua distillata per evitare di danneggiare l'apparato radicale. Le piantine di mais trattate, che presentavano una crescita uniforme sia nella parte aerea che in quella sotterranea, sono state quindi trapiantate in un sistema di coltivazione idroponica del mais.
Tutti i dati sperimentali sono stati analizzati mediante analisi della varianza a una via (ANOVA) con il software IBM SPSS Statistics (versione 20.0), e la significatività delle differenze tra i trattamenti è stata determinata mediante il test HSD di Tukey (P ≤ 0,05).
Poiché il materiale vegetale è stato acquistato da un distributore locale certificato, non è stata richiesta alcuna licenza. L'utilizzo di piante o materiale vegetale in questo studio è conforme alle pertinenti linee guida internazionali, nazionali e/o istituzionali.
In conclusione, due funghi entomopatogeni, *Beauveria bassiana* e *Metarhizium anisopliae*, hanno svolto un ruolo positivo nel promuovere la crescita delle piantine di mais dopo l'inoculazione della rizosfera in un sistema idroponico. Questi due funghi sono stati in grado di stabilire una colonizzazione sistematica di tutti gli organi e tessuti del mais attraverso l'apparato radicale entro una settimana. Le dinamiche della popolazione fungina nella soluzione idroponica e la colonizzazione fungina dei tessuti del mais hanno rivelato che, oltre alla funzione nella rizosfera, la funzione endofitica dei funghi ha contribuito in modo più significativo alla promozione della crescita delle piante osservata. Il comportamento endofitico dei funghi ha mostrato alcune caratteristiche specie-specifiche. L'amplificazione delle bande di DNA specifiche dei funghi mediante PCR si è dimostrata più sensibile dei metodi di rilevamento delle colonie che utilizzano terreni selettivi per i funghi. Questo metodo può essere utilizzato per tracciare con maggiore precisione la colonizzazione fungina e la sua distribuzione spaziale nei tessuti vegetali. Sono necessarie ulteriori ricerche per chiarire i meccanismi con cui le piante e i parassiti delle piante rispondono agli effetti endofitici dei funghi (informazioni aggiuntive).
I set di dati generati durante questo studio sono disponibili presso l'autore corrispondente su richiesta ragionevole.
Data di pubblicazione: 20 gennaio 2026