Impact of water relations on the production, ecological fitness and stability of the biocontrol fungus Metarhizium anisopliae
Authors: Υψηλός Ιωάννης 
Published: April 2022

Στόχος αυτής της εργασίας ήταν η παραγωγή υψηλoύ αριθμού σπορίων του εντομοπαθογόνου μήκυτα Metarhizium anisopliae με ποιοτικά χαρακτηριστικά που προσδίδουν αυξημένη αποτελεσματικότητα ως προϊόν εμπορικού βιολογικού φυτοπροστατευτικού προϊόντος, δηλαδή υψηλή βλαστική ικανότητα σε συνθήκες υδατικού στρες (μειωμένη σχετική υγρασία), καλή σταθερότητα αποθήκευσης και βελτιωμένη αποτελεσματικότητα. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν τροποποιήσεις συνθηκών καλλιέργειας σε στερεό και υγρό θρεπτικό υπόστρωμα. Η εφαρμογή υδατικού στρες σε στερεό θρεπτικό υπόστρωμα μείωσε τον αριθμό της παραγωγής κονιδίων αλλά οδήγησε σε ενίσχυση της βλαστικής τους ικανότητας. Η παραγωγή και η βλάστηση των κονιδίων επηρεάστηκε επίσης σημαντικά από τον τύπο του στερεού υποστρώματος (κόκκος σιτάρι, κόκκος κεχρί). Η ενδοκυτταρική συγκέντρωση πολυολών, οι οποίες έχουν συνδεθεί με ενδοκυτταρική οσμορύθμιση και επακόλουθη ενίσχυση της βλάστησης σπορίων υπό συνθήκες χαμηλής σχετικής υγρασίας, μεταβλήθηκε από τέτοιες τροποποιήσεις υποστρώματος. Η εφαρμογή υδατικού στρες σε υγρό θρεπτικό υπόστρωμα είχε ως αποτέλεσμα αυξημένη παραγωγή βλαστοσπορίων στο εύρος 0,998 έως 0,96 water activity (aw) όταν για την εφαρμογή υδατικού στρες χρησιμοποιήθηκαν ιοντικές ουσίες (NaCl, KCl), αλλά σε πολύ στενότερο εύρος (0,998-0,98 aw) όταν χρησιμοποιήθηκε πολυαιθυλενογλυκόλη (PEG 200). Η εφαρμογή υδατικού στρες σε υγρό θρεπτικό υπόστρωμα είχε ως αποτέλεσμα την παραγωγή βλαστοσπορίων με αυξημένα επίπεδα συγκέντρωσης ερυθριτόλης χαμηλού μοριακού βάρους. Μεγαλύτερες ποσότητες πολυολών διατηρήθηκαν ενδοκυτταρικά όταν τα παραγόμενα υπό υδατικό στρες βλαστοσπόρια συγκομίστηκαν με τη χρήση ισοτονικών διαλυμάτων ίδιου υδατικού δυναμικού με το ενδοκυτταρικό τους δυναμικό σε σύγκριση με την χρήση νερού (οσμωτικό σοκ). Οι συγκεντρώσεις και ο τύπος πολυολών των βλαστοσπορίων ενδοκυτταρικά επηρεάστηκε επίσης από την πηγή αζώτου, το pH και την ουσία που χρησιμοποιήθηκε για εφαρμογή υδατικού στρες στο υγρό θρεπτικό υπόστρωμα, καθώς και από την αλληλεπίδραση μεταξύ αυτών των παραγόντων. Οι βέλτιστες συνθήκες για αυξημένη συγκέντρωση ερυθριτόλης ήταν με τη χρήση ιοντικών ουσιών (NaCl, KCl) και σε περιοχή pH μεταξύ 6,8-8. Η συνολική συγκέντρωση ενδοκυτταρικής πρωτεΐνης αυξήθηκε επίσης υπό τις ίδιες συνθήκες. Η βλάστηση των βλαστοσπορίων που παρήχθησαν κάτω από αυτές τις συνθήκες ήταν μεταξύ 62 και 89% υπό συνθήκες υδατικού στρες (0,96 aw). Από την άλλη, τα βλαστοσπόρια με χαμηλότερες συγκεντρώσεις ερυθριτόλης και περιεκτικότητας ολικής πρωτεΐνης είχαν μειωμένη βλάστηση (8-67%). Η ωσμοπροστασία των παραγόμενων υπό συνθήκες υδατικού στρες βλαστοσπορίων είχε ως αποτέλεσμα αυξημένη σταθερότητα αποθήκευσης ως υγρές πάστες και λυοφιλοποιημένα παρασκευάσματα. Η παραγωγή της δεστροξίνης Α δεν επηρεάστηκε από την ωσμοπροστασία και η δραστηριότητα της πρωτεάσης αυξήθηκε από την ωσμοπροστασία όταν χρησιμοποιήθηκε ισοτονικό διάλυμα με PEG 200 αλλά όχι από ισοτονικά διαλύματα ιοντικών ουσιών (NaCl) ή υδατανθράκων (γλυκόζης). Τα τροποποιημένα βλαστοσπόρια δεν ήταν πιο μολυσματικά από τα μη τροποποιημένα κάτω από 100% σχετική υγρασία.