CZ309914B6 - Kmen entomopatogenní houby Beauveria pseudobassiana CCM 9191 a použití tohoto kmene jako bioinsekticidu proti lýkožroutu smrkovému a/nebo lýkožroutu severskému - Google Patents

Kmen entomopatogenní houby Beauveria pseudobassiana CCM 9191 a použití tohoto kmene jako bioinsekticidu proti lýkožroutu smrkovému a/nebo lýkožroutu severskému Download PDF

Info

Publication number
CZ309914B6
CZ309914B6 CZ2022-463A CZ2022463A CZ309914B6 CZ 309914 B6 CZ309914 B6 CZ 309914B6 CZ 2022463 A CZ2022463 A CZ 2022463A CZ 309914 B6 CZ309914 B6 CZ 309914B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
strain
ccm
bark beetle
pseudobassiana
entomopathogenic fungus
Prior art date
Application number
CZ2022-463A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2022463A3 (cs
Inventor
Alexandr Jegorov
Petr Ĺ imek
CSc. Šimek Petr RNDr.
Josef Satke
Satke Josef RNDr., Ph.D.
Original Assignee
Biologické Centrum Av Čr, V.V.I.
MycoTech s.r.o.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Biologické Centrum Av Čr, V.V.I., MycoTech s.r.o. filed Critical Biologické Centrum Av Čr, V.V.I.
Priority to CZ2022-463A priority Critical patent/CZ2022463A3/cs
Publication of CZ309914B6 publication Critical patent/CZ309914B6/cs
Publication of CZ2022463A3 publication Critical patent/CZ2022463A3/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/14Fungi; Culture media therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N63/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing microorganisms, viruses, microbial fungi, animals or substances produced by, or obtained from, microorganisms, viruses, microbial fungi or animals, e.g. enzymes or fermentates
    • A01N63/30Microbial fungi; Substances produced thereby or obtained therefrom
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01PBIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
    • A01P7/00Arthropodicides
    • A01P7/04Insecticides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/645Fungi ; Processes using fungi

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Insects & Arthropods (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

Řešení se týká kmene entomopatogenní houby Beauveria pseudobassiana uloženého v národní sbírce mikroorganismů CCM (Czech Collection of Microorganisms) Masarykova univerzita, Kamenice 753/5, 625 00 Brno, pod přírůstkovým číslem CCM 9191, který je izolovaný přímo z infikovaného těla brouka lýkožrouta smrkového přítomného v lesním porostu. Kmen entomopatogenní houby Beauveria pseudobassiana CCM 9191 může být použit jako bioinsekticid proti lýkožroutu smrkovému a/nebo lýkožroutuseverskému ve formě aplikačního roztoku obsahujícího spory ve vodné suspenzi s koncentrací alespoň 106 spor/ml.

Description

Kmen entomopatogenní houby Beauveria pseudobassiana CCM 9191 a použití tohoto kmene jako bioinsekticidu proti lýkožroutu smrkovému a/nebo lýkožroutu severskému
Oblast techniky
Vynález se týká kmene entomopatogenní houby Beauveria pseudobassiana CCM 9191 a jeho použití pro ochranu lesa proti napadení lýkožroutem smrkovým (Ips typographus) a lýkožroutem severským (Ips duplicatus) a pro kontrolu jeho populace ve směru rozšiřování napadených zón.
Dosavadní stav techniky
V důsledku globální klimatické změny dochází v Evropě i na jiných kontinentech k delším obdobím sucha, které mají za následek narušení přirozené rovnováhy lesních ekosystémů, zejména v pěstovaných smrkových monokulturách. Tento jev vede ke snížení vitality lesních porostů a jejich nepřímému oslabení v důsledku nežádoucích změn v ekosystému, mimo jiné i významných změn ve výskytu symbiotických, mykorhizních i entomopatogenních hub. V důsledku těchto jevů dochází ke kalamitnímu přemnožení populace kůrovců z podčeledi Scolytinae, kteří jsou schopni zlikvidovat lesní porost včetně zdravých stromů, a to buď radiálním rozšiřováním napadených ložisek nebo frontálním rozšiřováním celé napadené zóny. Velké hospodářské škody způsobují tito kůrovci v České republice, např. v oblasti Česko-moravské vrchoviny a Beskyd.
Nejčastějším způsobem ochrany proti kůrovci je aktivní, mechanické mýcení napadeného lesa spojené s odkorňováním stromů a s tím spojená mechanická likvidace vývojových stadií škůdce. Alternativních způsobů ochrany smrkových porostů existuje řada. Převažující metodou ochrany je chemický postřik, který se uplatňuje zejména na skládkách dřeva. Nevýhodou chemického ošetření je častá toxicita pesticidů vůči mnoha dalším necílovým organismům, zanesení nežádoucích reziduí pesticidních přípravků do životního prostředí, vývoj rezistentní populace škůdce vůči účinným chemikáliím, a rovněž jejich poměrně vysoká cena. Další metodou je monitoring a odchyt kůrovců pomocí feromonových pastí (tzv. lapače) nebo tzv. lapáků, pokácených zdravých stromů atraktivních pro brouky. Po napadení se lapáky opět ošetřují insekticidy, které zavrtaný hmyz zahubí a kmen se odkorní.
Moderní a perspektivní způsob biologického boje s kůrovci představují aplikace tzv. biopesticidů, které jsou založeny na působení jejich přirozených patogenů, jako jsou entomopatogenní bakterie, houby nebo různé druhy hlístic. Výhodou použití biopesticidů je zejména šetrnější postup k přírodě, protože jde o mikroorganismy přirozeně se vyskytující, které nepředstavují nepředvídatelnou zátěž lesního ekosystému.
Mnoho publikací popisuje izolace a charakterizace entomopatogenních hub z různých druhů lýkožroutů. Navzdory řadě slibných laboratorních testů však existuje dosud jen velmi málo příkladů jejich úspěšné aplikace v biologické kontrole těchto škůdců (Mann AJ, Davis TS 2021, Pest Sci Manag https://doi.org/10.1002/ps.6364). U většiny popsaných kmenů není navíc uváděna podoba izolátů. Ty se mohou lišit ve způsobu růstu a sporulace, což jsou vlastnosti klíčové pro jejich kultivaci v průmyslovém měřítku. Dále není prakticky známo jejich hostitelské spektrum. To zásadně omezuje použitelnost dosud publikovaných kmenů houbových patogenů kůrovce, které mohou být potenciálně škodlivé pro užitečné druhy hmyzu, zejména pak pro včelu medonosnou v úlech umístěných v lesním porostu.
Příkladem použití entomopatogenní houby jako bioinsekticidu je např. použití kmene Beauveria bassiana CCM 8382 podle EP 3708003 A1. Kmen Beauveria bassiana CCM 8382 je použit ve formě spor aplikovaných v kapalném postřiku a/nebo v rozptýleném prášku. Kmen CCM 8382 B. bassiana je účinný proti celé řadě škůdců lesních porostů z podčeledí Scolytinae a Molytinae,
- 1 CZ 309914 B6 zejména pak klikoroha borového. Čeleď Molytinae zahrnuje více jak třicet různých druhů. Čeleď Scolytinae jich zahrnuje více jak šest tisíc, čímž se řadí mezi jednu z nejrozmanitějších. Použití citovaného kmene CCM 8382 je tedy obdobně jako v případě jiných popsaných houbových patogenů používaných pro kontrolu populací škůdců toxické pro celou řadu dalších členovců běžně se vyskytujících v prostředí.
Vzhledem k neselektivnímu působení kmenu B. bassiana CCM 8382 podle EP 3708003 A1 ho nelze považovat za šetrný k životnímu prostředí, protože může významně ovlivnit biodiverzitu a biologickou rovnováhu lesního ekosystému nežádoucím a neznámým způsobem. Obdobně působí i další kmeny rodu B. bassiana, které jsou popsány v patentech CN 110004069 A, KR 101158476 B1 a v řadě literárních publikací jako užitečné k hubení velmi různorodých druhů škůdců. Za významnou nevýhodu hub z rodu Beauveria bassiana lze tedy považovat její necílené působení na jiné organismy, zejména na jiné členovce, které také tvoří přirozenou součást ekosystému (Ortis-Urquiza A, mSystems 6(4), e00766-21, 2021). Nízká specificita tohoto rodu byla potvrzena tím, že v rámci jedné lokality je možno tuto houbu izolovat z mnoha druhů hmyzu (viz např. Hyblerová S., Medo J., Bárta M.: Ann. For. Res. 64(1), 129-145, 2021) nebo (Draganová S.A., Doychev D.D., Pilarska D.K., Takov D.I.: Acta Zool. Bulg., 69(3), 411-419, 2017). Podobně málo specifické jsou i globálně používané kmeny Isaria (Paecilomyces) nebo Metarrhizium (WO 2010/006563 A1) s širokým hostitelským spektrem. Je patrné, že hlavním omezením dosavadních chráněných řešení je nežádoucí působení uvedených bioinsekticidů vůči poměrně širokému souboru mnoha druhů hmyzu. Tím se svými vlastnostmi přibližují chemickým insekticidům, které jsou toxické vůči mnoha dalším necílovým organismům a poškozují přirozené prostředí.
Úkolem vynálezu je proto najít vhodný, specializovaný kmen entomopatogenní houby, který by byl schopen účinně a rychle působit selektivně na cílového hostitele, v tomto případě na dva hlavní druhy kůrovce, lýkožrouta smrkového (Ips typographus) a lýkožrouta severského (Ips duplicatus), vyskytujících se ve středoevropských ekosystémech a omezit jejich populační hustotu, a který by nebyl škodlivý vůči jiným druhům organismů v přírodě, nenarušoval by tedy přirozené prostředí v daném ekosystému.
Podstata vynálezu
Vytčený úkol je vyřešen pomocí kmene entomopatogenní houby Beauveria pseudobassiana CCM 9191 uloženého v Mezinárodní sbírce mikroorganizmů CCM (Czech Collection of Microorganisms) Masarykova univerzita, Kamenice 753/5, 625 00 v Brně, Česká republika, pod přírůstkovým číslem CCM 9191. Tento kmen je izolovaný přímo z dospělce lýkožrouta smrkového, na kterém se přirozeně vyskytuje, tedy jehož je přirozeným patogenem a dále byl vybrán na základě růstových vlastností monosporických izolátů houby. Tento kmen se v laboratorních a polních experimentech nejlépe osvědčil v aplikacích určených k primárnímu omezení výskytu dvou kmenů kůrovce, a to lýkožrouta smrkového (Ips typographus) a lýkožrouta severského (Ips duplicatus), v lesních smrkových monokulturách.
S výhodou je kmen entomopathogenní houby B. pseudobassiana CCM 9191 izolovaný přímo z infikovaného těla brouka lýkožrouta smrkového, který je přítomen v lesním porostu zdravé smrkové monokultury, kde vzájemné působení houbového patogenu a kůrovce je v přírodní rovnováze. Jedná se tedy o kmen, který se přirozeně vyskytuje na konkrétním škůdci, proti kterému má být kmen houby B. pseudobassiana CCM 9191 použit.
Předmětem vynálezu je rovněž použití kmene entomopatogenní houby B. pseudobassiana CCM 9191 jako bioinsekticidu proti lýkožroutu smrkovému a/nebo lýkožroutu severskému k omezení jeho výskytu směrem k přírodní rovnováze, která udržuje lesní smrkové monokultury v převážně zdravém stavu. Jedná se cílenou strategii, kdy kmen entomopatogenní houby B. pseudobassiana CCM 9191 působí specificky s vysokým účinkem proti lýkožroutu smrkovému
- 2 CZ 309914 B6 (Ips typographus) a lýkožroutu severskému (Ips duplicatus) nikoli proti jiným druhům. Tato cílená selektivní strategie v boji proti lýkožroutu smrkovému a lýkožroutu severskému představuje nový přístup s významným ekologickým přínosem, neboť představuje minimální riziko pro necílové druhy hmyzu včetně dalších druhů kůrovců, klikoroha borového a zejména včel, na jejichž ochranu je kladen stále větší důraz.
Předmětem tohoto vynálezu je rovněž způsob použití entomopatogenní houby jako bioinsekticidu proti lýkožroutu smrkovému a/nebo lýkožroutu severskému v lesních ekosystémech, zejména smrkových monokulturách. Podstata spočívá v použití kmene B. pseudobassiana CCM 9191 ve formě aplikačního roztoku obsahujícího spory ve vodné suspenzi s koncentrací alespoň 106 spor/ml. Aplikační roztok se může aplikovat, např. v postřiku na lesní porost, který je infikovaný lýkožroutem smrkovým a/nebo lýkožroutem severským.
Výhodou kmene entomopathogenní houby Beauveria pseudobassiana CCM 9191 podle vynálezu je jeho přímá izolace z přírodní populace Ips typographus (lýkožrout smrkový) a/nebo Ips duplicatus (lýkožrout severský) z lokality jihočeské vrchoviny, kde byl pozorován přirozený výskyt a dlouhodobá rovnováha mezi populací Ips typographus a/nebo Ips duplicatus a výskytem tohoto kmene, a které naznačují přirozenou adaptaci a hostitelskou specializaci kmene na tento druh škůdce, se specifickým a vysoce virulentním účinkem na Ips typographus a pouze na jeden další druh lýkožrouta, konkrétně Ips duplicatus (lýkožrout severský).
Kmen Beauveria pseudobassiana CCM 9191 byl selektován z přírodních kmenů pomocí monosporických izolátů a jeho vitalita byla systematicky testována pomocí:
a) růstových charakteristik umožňujícím kultivaci kmene v průmyslovém měřítku, tj. kmeny byly testovány paralelně a byla porovnávána velikost mycelia po 5 dnech kultivace. Zároveň byla paralelně testována schopnost kultivace kmenů v submerzní kultivaci, tj. vzájemně byla porovnávána masa mycelia po 10denní submerzní kultivaci. Jako kritérium pro výběr kmene B. pseudobassiana CCM 9191 byla vybrána jeho růstová schopnost jak v povrchové, tak submerzní kultivaci;
b) schopnosti masivní produkce spor, standardně kolem 1010 spor/ml, tj. kmeny byly testovány paralelně, mycelium narostlé po 20 dnech bylo homogenizováno a titr spor byl určen pomocí Bůrkerovy komůrky;
c) virulence vůči vybraným kmenům lýkožroutů, konkrétně lýkožroutu smrkovému Ips typographus a lýkožroutu severskému Ips duplicatus. Kvantitativně byl tento parametr stanovován jako doba, kdy dojde k nejméně 50% mortalitě brouků po expozici houbových spor. Jako velmi významné a specifické kritérium výběru kmene B. pseudobassiana CCM 9191 byla jeho schopnost způsobovat tuto mortalitu u kmene Ips typographus za 3 dny, zatímco u všech ostatních kmenů se mortalita začala projevovat po 5 a více dnech. Viz dále příklad 3;
d) vysoké specifitě vůči cílovým organismům dvou druhů kůrovce, lýkožroutu smrkovému a lýkožroutu severskému a statisticky nevýznamné vůči lýkožroutu lesklému, klikorohovi borovému a včele medonosné;
e) vysoké biologické aktivitě kultivátů houby uchovávaných při teplotě 10 °C, přesahující období více než 12 měsíců, ověřovanou v laboratorních pokusech;
f) analýzou odstředěného extraktu buněčných partikulí houby, ve kterém byly pomocí techniky HPLC-MS v myceliu a sporách entomopatogenní houby identifikovány jako biologicky aktivní látky cyklické depsipeptidy, které jsou obvykle exprimovány na povrchu spor a jimž je přičítána úloha při překonání imunity hostitele a jsou považovány za markery virulence. Jako významné a specifické kritérium pro výběr kmene B. pseudobassiana CCM 9191 byla jeho schopnost
- 3 CZ 309914 B6 produkovat beauverolidu M, zatímco u ostatních kmenů byla produkce tohoto markérů nižší nebo vůbec žádná.
Monosporický izolát kmene B. pseudobassiana CCM 9191 byl v souhrnu vybrán po pečlivém zhodnocení kritérií a) až f) u souboru 12 izolátů hub kultivovaných za stejných podmínek.
Výhodou kmene entomopatogenní houby B. pseudobassiana CCM 9191 podle vynálezu je jeho přirozený původ, přičemž nebyl pozorován jeho výskyt na necílených organismech a následně byla jeho druhová specifita ověřena v laboratorních pokusech. Specifickou výhodou kmene entomopatogenní houby B. pseudobassiana CCM 9191 je vysoká virulence vůči lýkožroutu smrkovému Ips typographus a lýkožroutu severskému Ips duplicatus. Další výhodou kmene entomopatogenní houby B. pseudobassiana CCM 9191 je prokázaná absence virulence vůči včele medonosné. Další výhodou tohoto kmene entomopatogenní houby B. pseudobassiana CCM 9191 je výběr monosporického izolátu umožňujícího kultivaci kmene v průmyslovém měřítku.
Způsob aplikace postřikem umožňuje reintrodukci houby do lesního prostředí, cíleně do lesní padanky po období, kdy došlo k jejímu vymizení vlivem vysokých teplot, sucha nebo jiných vnějších vlivů. Přírodní houbový preparát je do prostředí vnášen za účelem obnovení rovnováhy mezi výskytem kůrovce a houby v přírodním ekosystému. Její spory se roznášejí přenosem na prachových částicích v životním prostředí nebo jsou roznášeny infikovanými brouky a zůstávají usazeny v půdním lesním podrostu (typicky v hrabance). Kmen entomopatogenní houby B. pseudobassiana CCM 9191 vykazuje vysokou stabilitu, celoročně přežívá v lesním ekosystému stejným způsobem jako tomu bylo před zásahem porostu extrémními klimatickými podmínkami. Po kontaktu s tělem jedince cíleného škůdce lýkožrouta dochází k naklíčení spor a průniku hyfy do jeho tělní dutiny, kde začnou tvořit blastospory houby, které hostitele během dní usmrtí. Tento proces omezuje populaci škůdce a přispívá tak k obnovení přirozené rovnováhy mezi populací kalamitního hmyzího škůdce a entomopatogenní houbou.
Příklady uskutečnění vynálezu
Charakterizace kmene
Izoláty entomopatogenních hub byly získány pečlivým sběrem brouků lýkožrouta smrkového ze zdravých smrkových kmenů sloužících jako horizontální lapáky v nezasaženém lese, kde panovala přírodní rovnováha mezi výskytem patogenu a zdravého lesního ekosystému. Následná izolace byla poté provedena z kultivací na Petriho miskách na chudém agarovém médiu.
Fenotypické znaky kmene
Pro hodnocení fenotypových znaků izolátů hub kmene entomopatogenní houby Beauveria pseudobassiana CCM 9191 byl použit agar se sladovým extraktem (MEA). Inkubace probíhala při 25 °C. Mikroskopické preparáty byly pozorovány v kyselině mléčné s bavlníkovou modří. Identifikace byla provedena především na základě mikromorfologických znaků (Domsch K.H., Gams W., Anderson T. H. 2007, Compendium of soil fungi. 2nd ed. - IHW-Verlag., Rehner SA et al 2011, Mycologia 103, 1055-1073). Mikrofotografie byly pořízeny na mikroskopu Olympus BX51 s kamerou DP72 v programu QuickPHOTO MICRO 3.0. Pro stanovení velikosti bylo měřeno vždy 30 konidií.
Pro hodnocení molekulárních dat byla z čisté kultury mikroskopické houby kmene entomopatogenní houby Beauveria pseudobassiana CCM 9191 izolována DNA pomocí komerčního kitu ZR Fungal/Bacterial DNA kit (Zymo Research, USA). Následně byla amplifikována oblast ITS1-5,8S-ITS2 rDNA (dále jako ITS rDNA) a částečná 28S rDNA univerzálními houbovými primery ITS1F/NL4 (White TJ, Bruns TD, Lee S, Taylor J 1990,
- 4 CZ 309914 B6
Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics. - In: M. A. Innis, D. H. Gelfand, J. J. Sninsky, T. J. White (eds.): PCR protocols: a guide to methods and applications, pp. 315 až 322. Academic Press, San Diego, California, USA). Purifikované produkty byly sekvenovány pomocí primeru ITS1F. Získané sekvence byly manuálně ořezány od nečitelných úseků v programu Geneious a byla hledána největší podobnost získané sekvence se sekvencemi v databázi GenBank pomocí programu BLAST (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/). Sekvence byly zadávány do databáze opakovaně, s různým nastavením, přičemž jako první bylo provedeno vyhledávání omezené na sekvence z typového materiálu. Určení na druhové úrovni bylo provedeno na základě 100% sekvenční shody, případně shody vyšší než 99 % na minimálně 300 párech bází s pojmenovanou sekvencí (nebo s několika sekvencemi z nezávislých zdrojů) v databázi.
Mikroskopické znaky
Konidiogenní buňky v bazální části zduřelé, lahvicovitého tvaru. Pozorovány i nepříliš zduřelé a dlouhé konidiogenní buňky. Vyrůstají v kulovitých nebo nepravidelných shlucích. Konidie jednobuněčné, hladké, široce elipsoidní až apikulátní, 2,2 až 3,1 x 1,6 až 2,3 μm (střední hodnota a směrodatná odchylka: 2,5±0,2 x 1,9±0,2).
Molekulární analýza
Sekvence ITS rDNA u izolátu B. pseudobassiana CCM 9191 byla 100 % shodná se sekvencí z izolátu ARSEF3405, který je typový pro druh Beauveria pseudobassiana a s řadou dalších sekvencí tohoto druhu.
Příklad 1: Kultivace houby
Kultura B. pseudobassiana CCM 9191 byla kultivována na agarem ztuženém médiu ME (HiMedia), obohaceném o 0,05 % K2HPO4 a 0,015 % thiamin HCl po dobu 12 dnů při teplotě 23 °C při zachování režimu světlo/tma 12/12 hodin. Po skončení sporulační fáze byla připravena suspenze inokulačních částic v Ringerově roztoku. Suspenze obsahovala buněčné partikule, zejména spory, hyfy a hyfové zlomky. Touto suspenzí z agaru setřeného mycelia bylo naočkováno 25 ml média v 250 ml Erlenmeyerových baňkách s bočními výstupky s inokulačním médiem o složení (% hmotn.) glukóza 2, maltodextrin 1, tryptone (Scharlau, Německo) 2, KH2PO4 0,1, MgSOUHO 0,05, pH 5,4, a provedena kultivace na rotační třepačce po dobu 120 až 144 hodin při teplotě 23 °C, 150 otáčkách za minutu a excentricitě 6,0 cm.
Homogenní inokulum po skončení inokulační fáze bylo přeočkováno vždy 10 % objemem do 150 ml čerstvě připraveného produkčního média o složení (% hmotn.) glukóza 2, Sorbidex P 16612 (Brenntag) 1, D -mannosa 1, hydrolyzát hrachové bílkoviny (Focus Ingredients) 1,5, glycin 0.5, KCl 0,3, NaCl 0,15, CaCk 0,01, KH2PO4 0,1, MgSO-HO 0,05, ZnSO.4-7 H2O 0,01, FeSO4^5 H2O 0,005, pH 5,4, a kultivováno za stejných kultivačních podmínek jako při přípravě inokula po dobu 5 až 8 dnů.
Produkčním médiem o stejném složení s dvojnásobným množstvím zdrojů uhlíku a komplexních zdrojů dusíku byl připraven substrát pro stacionární kultivaci na pevném nosiči. Loupané proso bylo promýváno trojnásobně do mírného nabobtnání po dobu 20 minut v teplé demineralizované vodě. Po separaci pevné a kapalné složky bylo proso zalito v celém objemu produkčním médiem a pomalu promícháno po dobu 10 minut. Vlhké proso bylo separováno a rozděleno do 2000 ml Erlenmeyerových baněk, vždy 400 g prosa na 1 baňku. Takto připravený pevný substrát s produkčním médiem byl dvojnásobně sterilizován po dobu 20 minut a teplotě 121 °C se 24h prodlevou.
Submerzním kultivátem byly naočkovány 2000 ml Erlenmeyerovy baňky s pevným nosičem, vždy 100 ml na 1 baňku a důkladně promíchány, aby byla zajištěna homogenita rozvrstvení
- 5 CZ 309914 B6 buněčné biomasy v celém objemu. Po 12 hodinách, po naklíčení a aklimatizaci kultury na pevném substrátu bylo provedeno ještě jedno krátké rozmíchání obsahu v baňce. Stacionární kultivace při teplotě 24 °C ve tmě. Po 6 dnech kultivace snížena kultivační teplota na 21 °C. Dále kultivace ještě 12 dnů za stejných kultivačních podmínek.
Příklad 2: Příprava aplikačního roztoku z houbové suspenze
Obsah dvoulitrové Erlenmeyerovy banky byl přenesen do homogenizátoru spolu s 10 litry vody a 20 ml Tween 80. Suspenze byla homogenizována po dobu 2 min (Waring WSB70 5000 otáček/minutu). Vzniklá suspenze byla filtrována sítem (velikost oka 0,7 mm) umožňujícím následnou aplikaci mechanickým rozprašovačem s velikostí trysky (04 - červená nebo 05 hnědá dle barevného značení ISO). Před aplikací v terénním testování byl roztok naředěn 1:1 vodovodní vodou. Aplikace byla prováděna do 12 h po přípravě aplikačního roztoku, jehož teplota byla udržována v rozmezí 10 až 18 °C. Při průběžných kontrolách na Bůrkerově komůrce dosahoval obsah houbových spor průměrné koncentrace 1010 buněčných partikulí na 1 litr aplikačního roztoku.
Příklad 3: Specifická účinnost pro cílové organismy
Cílem laboratorních experimentů bylo porovnání účinnosti a rychlosti patogeneze kmene B. pseudobassiana CCM 9191 vedoucí k usmrcení brouka hostitelského kůrovce. Pokus byl proveden na Petriho miskách, do které byly dány vždy čtyři vrstvy filtračního papíru z toho spodní navlhčený destilovanou vodou, mezi třetí a čtvrtou vrstvu byli umístěni pokusní brouci a přiklopeni čtvrtou vrstvou, po které byl mechanicky rozetřen houbový materiál tak, aby došlo ke snadnému kontaktu. Celý experiment byl prováděn ve flow boxu, jež byl mezi pokusy vymyt methanolem a sterilizován UV zářením (> 5 min) tak, aby nedošlo k vzájemné kontaminaci. Kontrolní skupina byla vždy připravena první. Úhyn byl kontrolován po 72 h a následně každých 24 h. Uhynulí brouci byli z misek odstraněni. Laboratorní pokus s lýkožroutem byl proveden v několikanásobném (n > 15) opakování počtem 35 až 55 jedinců v každé experimentální skupině.
Laboratorní pokusy s brouky lýkožrouta smrkového a lýkožrouta severského prokázaly 100% mortalitu brouků při kontaktu s kmenem B. pseudobassiana CCM 9191 do 3 až 5 dnů při koncentraci spor 107 a 106/ml. Viz tabulka 1.
Naproti tomu obdobné testy s lýkožroutem lesklým (Pytiogenes chalcographus) a klikorohem borovým (Hylobius abietis) nevedly k prokazatelné, statisticky významné infekci těchto lesních škůdců testovaným kmenem B. pseudobassiana CCM 9191. Viz tabulka 1.
Brouci použití pro laboratorní testování byli získáni odchytem za asistence odborných pracovníků Lesů ČR; Ips typographus čerstvě vyloupaný z napadené kůry (Ing. Radek Kordač, lesní správa Vyšší Brod), Hylobius abietis z cílených pastí (Ing. Karel Říha a Ing. Michal Toufar, lesní správa Telč); Pityogenes chalcographus (RNDr. Petr Doležal, Ph.D. z vlastního chovu na Entomologickém ústavu AV ČR).
Tabulka 1: Porovnání vlivu kmene B. pseudobassiana CCM 9191 na přežití dospělých brouků druhu Ips typographus, Hylobius abietis a Pitiogenes chalcographus (přežití brouků v %). Účinnost je dále statisticky ověřena pomocí Welchova T-Testu, kdy za statisticky průkazné jsou považovány hodnotu < 0.05; tato účinnost byla potvrzena pouze pro Ips typographus.
- 6 CZ 309914 B6
Ips typographic Pityogenes chalcographus Hylobius abietis
Kontrola CCM 9191 T-Test Kontrola CCM 9191 T-Test Kontrola CCM 9191 T-Test
Nominální počet brouků 91 82 40 40 8 24
Den 0 100% 100% X 100% 100% X 100% 100% X
3 90% 72% 0.003 80% 80% 1.000 100% 92% 0.162
4 78% 49% 0.000 78% 78% 1.000 100% 92% 0.162
5 71% 41% 0.000 60% 55% 0.656 100% 92% 0.162
6 60% 33% 0.000 55% 40% 0.184 100% 75% 0.011
7 45% 17% 0.000 28% 23% 0.611 100% 75% 0.011
8 29% 6% 0.000 - - - 50% 75% 0.259
9 13% 0% 0.000 - - - 50% 75% 0.259
10 - - - - - - 50% 67% 0.450
11 - - - - - - 50% 67% 0.450
12 - - - - - - 50% 67% 0.450
13 - - - - - - 38% 67% 0.187
14 - - - - - - 38% 58% 0.341
Směrnice: -0.1072 -0.1549 - -0.13 -0.1514 - -0.0558 -0.031 -
Příklad 4: Testování v uzavřených systémech v přirozeném prostředí lesa
Houbový kmen B. pseudobassiana CCM 9191 byl testován v terénních podmínkách za přirozené denní teplota/humidity v uzavřených venkovních experimentech. Jako základ byly použity zahradní fóliovníky (NOHEL GARDEN Foliovník GREENHOUSE 1,8 x 1,4 x 0,9 m), v němž bylo umístěno 4 až 6 čerstvých smrkových polen o průměru přibližně 15 cm. Spodní 1 m výšky stromu byl z experimentu vyřazen stejně jakožto vrcholová část, zbylá část byla zakráčena na 1 m délky. Polena byla vypodložena tak, aby nedocházelo k přímému kontaktu se zemí. Brouci byly navíc od okolního přírodního lesního prostředí fýzicky oddělení přilepením foliové podlážky. Tím byl zajištěn lepší monitoring brouků, kteří se do polen nezavrtali. Do každého stanu bylo umístěno cca 1000 dospělých jedinců Ips typographic, kteří byli infikovaní postřikem aplikačního roztoku připraveným dle příkladu 2. Vyhodnocení probíhalo pomocí součtu brouků (infikovaných vs. neinfikovaných) po oloupání polen na konci experimentu za 9 až 21 dní.
Experiment prokázal, že významná část brouků umírá před nebo při zavrtání. Dále bylo prokázáno, že pokud polena byla napadena v přírodě ještě před pokusem, došlo vzájemným kontaktem s infikovanými brouky k následnému odumření všech dospělých jedinců (charakteristicky obaleni bílým myceliámím povlakem). Následná reizolace houby kmene B. pseudobassiana CCM 9191 z těchto jedinců prokázala zavlečení houby pomocí infikovaných brouků pod kůru smrkového polena. Celková mortalita u brouků druhu Ips typographic byla vyšší než 90 %.
Příklad 5: Specifická účinnost pro necílové organismy
Cílem testu bylo zjištění virulence kmene B. pseudobassiana CCM 9191 vůči včele medonosné (Apis mellifera). Test akutní kontaktní toxicity byl proveden podle normy OECD Test No. 214 (1998). Pro experiment bylo použito celkem 90 dospělých dělnic rozdělených do třech skupin po třech, každá s trojitým opakováním. Včely byly umístěny do síťovaných klecí 14x16x16 cm s přístupem k potravě ve formě cukerného roztoku. Každá skupina zvlášť byla vystavena buď aplikačnímu roztoku, aplikačnímu roztoku bez obsahu houbových spor, anebo byla bez expozice
-7CZ 309914 B6 (kontrolní). Roztok byl pipetou nanesen přímo na hřbet hrudi za pomoci pipety. Kontrola úhynu byla provedena po 4, 24, 48 a 72 h.
Tabulka 2: Výsledky testu akutní kontaktní toxicity na včelu medonosnou
5
Skupina Celkem ve skupině Přežilo Uhynulo % Úhynu % Po Abbottově korekci
Kontrola 30 27 3 10,0 -
TWEEN 80 0.5 % 30 29 1 3,3 0,0
CCM 9191: 0.5 % TWEEN 30 28 2 6,7 0,0
Kmen B. pseudobassiana CCM 9191 nezpůsobuje infekci včely medonosné v přímém kontaktu.
Průmyslová využitelnost
Kmen entomopatogenní houby B. pseudobassiana CCM 9191 podle tohoto vynálezu může být použit pro specifickou biologickou kontrolu výskytu brouků druhů Ips typographus a Ips duplicatus. Kontrola populace kmene může být prováděna různými způsoby na základě přímé 15 ochrany napadeného lesa nebo na základě reintrodukce tohoto kmene do ekosystémů, které byly přechodně narušeny klimatickými změnami.

Claims (3)

PATENTOVÉ NÁROKY
1. Kmen entomopatogenní houby Beauveria pseudobassiana uložený v Mezinárodní sbírce mikroorganizmů CCM, Masarykova univerzita, Kamenice 753/5, 625 00 Brno, pod přírůstkovým 5 číslem CCM 9191 izolovaný z lýkožrouta smrkového.
2. Kmen entomopatogenní houby Beauveriapseudobassiana CCM 9191 podle nároku 1, který je izolovaný z infikovaného těla brouka lýkožrouta smrkového přítomného v lesním porostu.
3. Použití kmene entomopatogenní houby Beauveria pseudobassiana CCM 9191 podle nároku 1 nebo 2 jako bioinsekticidu proti lýkožroutu smrkovému a/nebo lýkožroutu severskému.
10 4. Použití kmene entomopatogenní houby Beauveria pseudobassiana CCM 9191 podle nároku
3 ve formě aplikačního roztoku obsahujícího buněčné partikule, zejména spory, ve vodné suspenzi s koncentrací alespoň 106 spor/ml.
CZ2022-463A 2022-11-10 2022-11-10 Kmen entomopatogenní houby Beauveria pseudobassiana CCM 9191 a použití tohoto kmene jako bioinsekticidu proti lýkožroutu smrkovému a/nebo lýkožroutu severskému CZ2022463A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2022-463A CZ2022463A3 (cs) 2022-11-10 2022-11-10 Kmen entomopatogenní houby Beauveria pseudobassiana CCM 9191 a použití tohoto kmene jako bioinsekticidu proti lýkožroutu smrkovému a/nebo lýkožroutu severskému

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2022-463A CZ2022463A3 (cs) 2022-11-10 2022-11-10 Kmen entomopatogenní houby Beauveria pseudobassiana CCM 9191 a použití tohoto kmene jako bioinsekticidu proti lýkožroutu smrkovému a/nebo lýkožroutu severskému

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ309914B6 true CZ309914B6 (cs) 2024-01-31
CZ2022463A3 CZ2022463A3 (cs) 2024-01-31

Family

ID=89661843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2022-463A CZ2022463A3 (cs) 2022-11-10 2022-11-10 Kmen entomopatogenní houby Beauveria pseudobassiana CCM 9191 a použití tohoto kmene jako bioinsekticidu proti lýkožroutu smrkovému a/nebo lýkožroutu severskému

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2022463A3 (cs)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ308112B6 (cs) * 2019-03-12 2020-01-08 Jihočeská Univerzita V Českých Budějovicích Kmen entomopatogenní houby Beauveria bassiana, způsob jeho použití a přípravek s obsahem spor kmene
CN112920956A (zh) * 2021-04-28 2021-06-08 河北农业大学 一株球孢白僵菌bd01菌株及其发酵方法和应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ308112B6 (cs) * 2019-03-12 2020-01-08 Jihočeská Univerzita V Českých Budějovicích Kmen entomopatogenní houby Beauveria bassiana, způsob jeho použití a přípravek s obsahem spor kmene
CN112920956A (zh) * 2021-04-28 2021-06-08 河北农业大学 一株球孢白僵菌bd01菌株及其发酵方法和应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BARTA, MAREK, ET AL.: "Hypocrealean fungi associated with populations of Ips typographus in West Carpathians and selection of local Beauveria strains for effective bark beetle control", BIOLOGIA, vol. 73, no. 1, pages 53 - 65, XP009520461, ISSN: 0006-3088, DOI: 10.2478/s11756-018-0005-x *
KOCACEVIK, SEDA, ET AL.: "Virulence and horizontal transmission of Beauveria pseudobassiana S.A. Rehner & Humber in Ips sexdentatus and Ips typographus (Coleoptera: Curculionidae)", TURKISH JOURNAL OF AGRICULTURE AND FORESTRY, vol. 40, no. 2, pages 241 - 248, ISSN: 1303-6173 *
KREUTZ, J., ET AL.: "Efficacy of Beauveria bassiana (Bals.) Vuill. against spruce bark beetle, Ips typographus L., in the laboratory under various conditions", JOURNAL OF APPLIED ENTOMOLOGY, vol. 128, no. 6, pages 384 - 389, ISSN: 0931-2048 *

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2022463A3 (cs) 2024-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shahid et al. Entomopathogenic fungi as biological controllers: new insights into their virulence and pathogenicity
Scholte et al. Entomopathogenic fungi for mosquito control: a review
Hall et al. Fungi as biological control agents of arthropods of agricultural and medical importance
Kapongo et al. Co-vectoring of Beauveria bassiana and Clonostachys rosea by bumble bees (Bombus impatiens) for control of insect pests and suppression of grey mould in greenhouse tomato and sweet pepper
Lacey et al. Entomopathogenic fungi for control of Bemisia tabaci biotype B: foreign exploration, research and implementation
Bezos et al. Epidemiology and management of pine pitch canker disease in Europe—A review
Askary Nematophagous fungi as biocontrol agents of phytonematodes.
Francardi et al. Entomopathogenicity of Beauveria bassiana (Bals.) Vuill. and Metarhizium anisopliae (Metsch.) Sorokin isolated from different sources in the control of Rhynchophorus ferrugineus (Olivier)(Coleoptera Curculionidae)
Kidanu et al. Research and application of entomopathogenic fungi as pest management option: a review
Kidanu et al. Entomopathogenic fungi as a biological pest management option: A review
KR101680638B1 (ko) 신규미생물 보베리아 바시아나 fg274와 이를 함유하는 파밤나방 유충 방제용 미생물제제
Kaushik et al. Establishment of Metarhizium anisopliae, an entomopathogen as endophyte for biological control in tea
Mahot et al. Laboratory assessment of virulence of Cameroonian isolates of Beauveria bassiana and Metarhizium anisopliae against mirid bugs Sahlbergella singularis Haglund (Hemiptera: Miridae)
Gillespie et al. The use of fungi to control pests of agricultural and horticultural importance
Karakaş Nematode-destroying fungi: Infection structures, interaction mechanisms and biocontrol
Reddy et al. Hirsutella
Aneja Non-chemical management of weeds through bioherbicides: Current status, market, development, constraints and future prospects
Popowska-Nowak et al. Entomopathogenic fungi in the soils of forest plantations: Towards the control of large pine weevil, Hylobius abietis
Silva et al. Natural occurrence of Beauveria bassiana on adults of the invasive mango seed weevil Sternochetus mangiferae (Coleoptera: Curculionidae) in Brazil
Liu et al. Microbial control of crop pests using entomopathogenic fungi
Lee et al. Screen bag formulation of Beauveria and Metarhizium granules to manage Riptortus pedestris (Hemiptera: Alydidae)
Gaviria et al. Selection of strains of Beauveria bassiana and Metarhizium anisopliae (Ascomycota: Hypocreales) for endophytic colonization in coconut seedlings
CZ309914B6 (cs) Kmen entomopatogenní houby Beauveria pseudobassiana CCM 9191 a použití tohoto kmene jako bioinsekticidu proti lýkožroutu smrkovému a/nebo lýkožroutu severskému
Sabbour et al. Preliminary Investigations into the Biological Control of Red Palm Weevil Rhynchophorus ferrugineus by using three isolates of the fungus Lecanicillium (Verticillium) lecanii in Egypt
Oyetunji et al. The expediency of fungi as biocontrol agents for the enhancement of food security