METARHIZIUM ANISOPLIAE: CARATTERISTICHE, TASSONOMIA, MORFOLOGIA - BIOLOGIA - 2025

Metarhizium anisopliae è un fungo mitosporico o anamorfico di riproduzione asessuata, ampiamente usato come entomopatogeno per il controllo biologico. Ha la capacità di parassitare ed eliminare una vasta gamma di insetti nocivi di varie piante di importanza agricola.

Questo fungo ha particolari caratteristiche di adattamento per sopravvivere in modo saprofitico sulla materia organica e come parassita sugli insetti. La maggior parte degli insetti parassiti delle colture commerciali sono suscettibili agli attacchi di questo fungo entomopatogeno.

Muscardina verde causata da Metarhizium anisopliae. Fonte: Chengshu Wang e Yuxian Xia, tramite Wikimedia Commons

In quanto organismo vivente saprofitico, si adatta a diversi ambienti dove sviluppa micelio, conidiofori e conidi. Questa capacità ne facilita la riproduzione a livello di laboratorio attraverso semplici tecniche di propagazione da utilizzare come biocontrollore.

In effetti, questo fungo entomopatogeno è il nemico naturale di un gran numero di specie di insetti in vari agroecosistemi. Le ostie sono interamente ricoperte da un micelio verde, riferibile alla malattia chiamata muscardina verde.

Il ciclo vitale dell'entomopatogeno Metarhizium anisopliae si svolge in due fasi, una fase infettiva cellulare e un'altra fase saprofitica. L'infettivo all'interno dell'insetto parassitato e nel saprofita sfrutta i nutrienti del cadavere per moltiplicarsi.

A differenza degli agenti patogeni come virus e batteri che devono essere ingeriti dall'agente patogeno per agire, il fungo Metarhizium agisce al contatto. In questo caso, le spore possono germogliare e penetrare all'interno, infettando la membrana cuticolare dell'ospite.

caratteristiche

Il Metarhizium anisopliae è un fungo patogeno ad ampio spettro, situato nel suolo e resti di insetti parassiti. Per il suo potenziale come alternativa ecologica, è il sostituto ideale per i prodotti agrochimici utilizzati nella gestione integrale di parassiti di importanza economica.

L'infezione da M. anisopliae inizia con l'attaccamento dei conidi del fungo alla cuticola dell'insetto ospite. Successivamente, attraverso l'attività enzimatica tra le due strutture e l'azione meccanica, avviene la germinazione e la penetrazione.

Gli enzimi coinvolti nel riconoscimento, nell'adesione e nella patogenesi della cuticola dell'ospite si trovano nella parete cellulare fungina. Queste proteine ​​includono fosfolipasi, proteasi, dismutasi e adesine, che agiscono anche nei processi di adesione, osmosi e morfogenesi del fungo.

Generalmente, questi funghi agiscono lentamente quando le condizioni ambientali sono sfavorevoli. Temperature medie comprese tra 24 e 28 ºC e un'elevata umidità relativa sono ideali per uno sviluppo efficace e un'azione entomopatogena.

La malattia muscardina verde causata da M. anisopliae è caratterizzata dalla colorazione verde delle spore sull'ospite colonizzato. Una volta invaso l'insetto, il micelio ricopre la superficie, dove le strutture fruttificano e sporulano, coprendo la superficie dell'ospite.

A questo proposito, l'infezione dura circa una settimana perché l'insetto smetta di nutrirsi e muoia. Tra i vari parassiti che controlla, è molto efficace su insetti dell'ordine Coleoptera, Lepidoptera e Homoptera, in particolare larve.

Il fungo M. anisopliae come biocontrollore è commercializzato in formulazioni di spore miscelate con materiali inerti per preservarne la vitalità. Il modo adatto per la sua applicazione è attraverso fumigazioni, manipolazione ambientale e inoculazione.

Morfologia

A livello di laboratorio, le colonie di M. anisopliae mostrano uno sviluppo efficace nei terreni di coltura PDA (Papa-dextrorse-agar). La colonia circolare presenta inizialmente una crescita micellare bianca, che mostra variazioni di colore quando il fungo sporula.

Metarhizium anisopliae phialide. Fonte: naro.affrc.go.jp

Quando inizia il processo di moltiplicazione dei conidi, si percepisce una colorazione verde oliva sulla superficie micellare. Sul lato inferiore della capsula, si osserva uno scolorimento giallo pallido con pigmenti gialli diffusi nel mezzo.

I conidiofori crescono dal micelio in una forma irregolare con due o tre rami su ciascun setto. Questi conidiofori hanno una lunghezza da 4 a 14 micron e un diametro da 1,5 a 2,5 micron.

Le fialidi sono strutture che si generano nel micelio, luogo in cui si staccano i conidi. In M. anisopliae sono sottili all'apice, da 6 a 15 micron di lunghezza e da 2 a 5 micron di diametro.

Quanto ai conidi, si tratta di strutture unicellulari, cilindriche e troncate, con lunghe catene, da ialine a verdastre. I conidi sono lunghi da 4 a 10 micron e hanno un diametro da 2 a 4 micron.

Tassonomia

Il genere Metarhizium fu inizialmente descritto da Sorokin (1883) infettando le larve di Anisoplia austriaca, causando una malattia nota come muscardina verde. Il nome Entomophthora anisopliae fu inizialmente proposto da Metschnikoff per gli isolati fungini, successivamente fu chiamato Isaria destructor.

Studi più dettagliati della tassonomia del genere, conclusi classificandolo come Metarhizium sorokin. Attualmente, la specie M. anisopliae, denominata da Metschnikoff, è considerata l'organismo rappresentativo del genere Metarhizium.

Diversi isolati del fungo Metarhizium sono specifici, motivo per cui sono stati designati come nuove varietà. Tuttavia, sono attualmente classificate come specie Metarhizium anisopliae, Metarhizium majus e Metarhizium acridum.

Allo stesso modo, alcune specie sono state rinominate, Metarhizium taii ha caratteristiche simili a Metarhizium guizhouense. Un ceppo commerciale di M. anisopliae, M. anisopliae (43) che è un nemico specifico dei coleotteri è ora chiamato Metarhizium brunneum.

La specie Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin (1883), fa parte del genere Metarhizium descritto da Sorokin (1883). Tassonomicamente appartiene alla famiglia delle Clavicipitaceae, ordine Ipocreale, classe Sordariomycetes, divisione Ascomycota, del regno dei Funghi.

Ciclo vitale

Il fungo Metarhizium anisopliae avvia la patogenesi attraverso il processo di adesione dei conidi sulla membrana cuticolare dell'ospite. Successivamente si verificano le fasi di germinazione, crescita di appressoria o inserzione, colonizzazione e strutture riproduttive.

Spore o conidi dal suolo o resti di insetti contaminati invadono la cuticola di nuovi ospiti. Con l'intervento di processi meccanici e chimici si sviluppano l'appressorio e il tubo germinale che penetra all'interno dell'insetto.

Generalmente, in condizioni favorevoli, la germinazione avviene entro 12 ore dall'inoculo. Allo stesso modo, la formazione di appressoria e la penetrazione del tubo germinale o haustoria avviene tra le 12 e le 18 ore.

Il meccanismo fisico che permette la penetrazione è la pressione esercitata dall'appressoria, che rompe la membrana cuticolare. Il meccanismo chimico è l'azione degli enzimi proteasi, chinasi e lipasi che scompongono le membrane nel sito di inserimento.

Una volta che l'insetto è penetrato, le ife si ramificano all'interno invadendo completamente la preda dopo 3-4 giorni. Quindi si formano le strutture riproduttive, conidiofori e conidi, che completa la patogenesi dell'ospite dopo 4-5 giorni.

La morte dell'insetto avviene attraverso la contaminazione delle tossine prodotte dal fungo entomopatogeno. Il biocontrollore sintetizza le tossine destrussina, protodestrussina e demetildestrussina con un alto livello di tossicità per artropodi e nematodi.

L'invasione dell'ospite è condizionata alla temperatura e all'umidità relativa dell'ambiente. Allo stesso modo, la disponibilità di nutrienti sulla membrana cuticolare dell'insetto e la capacità di rilevare gli ospiti suscettibili di essere colonizzati.

Muscardina verde

La malattia muscardina verde causata da Metarhizium anisopliae presenta vari sintomi su larve, ninfe o adulti infetti. Le forme immature riducono la formazione di mucillagini, tendono ad allontanarsi dal sito di attacco o paralizzano il suo movimento.

Gli adulti diminuiscono il movimento e l'area di volo, smettono di nutrirsi e le femmine non depongono le uova. Gli insetti contaminati tendono a morire in luoghi lontani dal sito di infezione, il che favorisce la diffusione della malattia.

Il ciclo della malattia può durare da 8 a 10 giorni a seconda delle condizioni ambientali, principalmente umidità e temperatura. Dopo la morte dell'ospite, è completamente ricoperta da un micelio bianco e successiva sporulazione verde, caratteristica della muscardina verde.

Controllo biologico

Il fungo Metarhizium anisopliae è uno degli entomopatogeni più studiati e utilizzati nel controllo biologico dei parassiti. Il fattore chiave per il successo della colonizzazione di un ospite è la penetrazione del fungo e la successiva moltiplicazione.

Una volta che il fungo si è stabilito all'interno dell'insetto, si verifica la proliferazione di ife filamentose e la generazione di micotossine che inattivano l'ospite. La morte dell'ospite avviene anche per alterazioni patologiche ed effetti meccanici su organi e tessuti interni.

Il controllo biologico viene effettuato applicando prodotti formulati sulla base di concentrazioni di spore o conidi del fungo in prodotti commerciali. I conidi sono mescolati con materiali inerti, come solventi, argille, talco, emulsionanti e altri additivi naturali.

Questi materiali non devono influire sulla vitalità del fungo e devono essere innocui per l'ambiente e il raccolto. Inoltre devono presentare condizioni fisiche ottimali che facilitino la miscelazione, l'applicazione del prodotto e siano a basso costo.

Il successo del controllo biologico attraverso gli entomopatogeni dipende dalla formulazione efficace del prodotto commerciale. Compresa la vitalità del microrganismo, il materiale utilizzato nella formulazione, le condizioni di conservazione e il metodo di applicazione.

Modalità di azione

L'inoculo derivante dall'applicazione di formulazioni con il fungo M. anisopliae serve a contaminare larve, ife o adulti. Gli ospiti contaminati migrano in altri luoghi della coltura dove muoiono e diffondono la malattia a causa della sporulazione del fungo.

L'azione del vento, della pioggia e della rugiada facilita la dispersione dei conidi in altre parti della pianta. Gli insetti nella loro attività di foraggiamento sono esposti all'adesione delle spore.

Le condizioni ambientali favoriscono lo sviluppo e la dispersione dei conidi, essendo gli stadi immaturi dell'insetto i più sensibili. Da nuove infezioni si creano focolai secondari, proliferando l'epizoozia capace di controllare completamente la peste.

Controllo biologico del tonchio delle banane

Il punteruolo (Cosmopolites sordidus Germar) è un importante parassita della coltivazione delle musaceae (piantaggine e banana) principalmente ai tropici. La sua dispersione è principalmente causata dalla gestione che l'uomo esegue nei processi di semina e raccolta.

Punteruolo nero della banana. Fonte: mezfer.com.mx

La larva è l'agente eziologico del danno provocato all'interno del rizoma. Il punteruolo allo stadio larvale è molto attivo e vorace, provocando perforazioni che interessano l'apparato radicale della pianta.

Le gallerie formate nel rizoma facilitano la contaminazione con microrganismi che marciscono i tessuti vascolari della pianta. Inoltre la pianta si indebolisce e tende a ribaltarsi per l'azione dei forti venti.

Il controllo abituale si basa sull'uso di insetticidi chimici, tuttavia il suo effetto negativo sull'ambiente ha portato alla ricerca di nuove alternative. Attualmente l'uso di funghi entomopatogeni come Metarhizium anisopliae ha riportato buoni risultati nelle prove sul campo.

Ottimi risultati sono stati ottenuti in Brasile ed Ecuador (mortalità 85-95%) utilizzando M. anisopliae su riso come materiale di inoculo. La strategia consiste nel posizionare il riso infetto su pezzi di fusto attorno alla pianta, l'insetto viene attratto e viene contaminato dall'agente patogeno.

Controllo biologico delle larve

Autunno Armyworm

Fall Armyworm (Spodoptera frugiperda) è uno dei parassiti più dannosi dei cereali come sorgo, mais e foraggi. Nel mais è molto dannoso quando attacca il raccolto prima dei 30 gg, con altezze comprese tra 40 e 60 cm.

Autunno Armyworm. Fonte: vedi la pagina per l'autore, tramite Wikimedia Commons

A questo proposito, il controllo chimico ha permesso all'insetto di raggiungere una maggiore resistenza, eliminazione dei nemici naturali e danni all'ambiente. L'uso di M. anisopliae come alternativa alla lotta biologica ha riportato buoni risultati, poiché S. frugiperda è suscettibile.

I migliori risultati sono stati ottenuti utilizzando riso sterilizzato come mezzo per disperdere l'inoculo nella coltura. Effettuare applicazioni a 10 giorni e poi a 8 giorni, aggiustando la formulazione a 1 × 10 ¹² conidi per ettaro.

Larve di vermi bianchi

Le larve di coleottero si trovano nutrendosi di materia organica e radici di colture economicamente importanti. La specie Hylamorpha elegans (Burmeister) chiamata pollo verde, nel suo stadio larvale è un parassita del grano (Triticum aestivum L.).

Larva di verme bianco. Fonte: invasive.org

Il danno causato dalle larve si verifica a livello del sistema radicale, provocando l'indebolimento, l'appassimento e la perdita delle foglie delle piante. Il ciclo di vita del coleottero dura un anno, e nel periodo di maggiore incidenza si osservano aree di coltivazione totalmente distrutte.

Il controllo chimico è stato inefficace a causa della migrazione delle larve nei terreni trattati. Associato a maggiore resistenza, aumento dei costi di produzione e contaminazione ambientale.

L'uso di Metarhizium anisopliae come antagonista e agente biocontrollore ha raggiunto una mortalità fino al 50% nelle popolazioni larvali. Anche se i risultati sono stati ottenuti a livello di laboratorio, si prevede che le analisi sul campo riporteranno risultati simili.

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