ارزیابی کارایی جدایه‌های بومی قارچ‌های بیمارگر حشرات در مهار پروانه برگ‌خوار گزنده بلوط ((Lepidoptera: Lymantriidae) .Porthesia melania Stgr)

نوع مقاله : علمی- پژوهشی

نویسندگان

1 محقق، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

2 نویسنده مسئول، استادیار، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

3 استادیار، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف: پروانه گزنده بلوط (Porthesia melania Stgr. (Lepidoptera: Lymantriidae)) یکی از آفات مخرب درختان بلوط در ایران است. لاروهای سن‌های اول و دوم این آفت از پارانشیم سطح رویی برگ تغذیه می‌کنند. بیشترین خسارت توسط لاروهای سن‌های چهارم و پنجم ایجاد می‌شود که از کل پارانشیم برگ تغذیه می‌کنند. کاربرد روش‌های کنترل شیمیایی برای مدیریت جمعیت آفات مهاجم جنگل دارای معایب متعددی ازجمله ایجاد اختلالات محیط‌زیستی است. کنترل زیستی آفات با استفاده از بیمارگرهای حشرات به‌عنوان روشی سازگار با محیط‌زیست وجایگزین آفت‌کش‌های شیمیایی به‌کار برده می‌شود. دو گونه Beauveria bassiana (Balsamo) Vuillemin و Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin از مهم‌ترین و پرکاربردترین قارچ‌های بیمارگر حشرات هستند. هدف از این پژوهش، ارزیابی پتانسیل جدایه‎‌های بومی این بیمارگرها در کنترل جمعیت پروانه P. melania بود.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش در خردادماه سال 1401، برگ‎های بلوط ایرانی (Quercus brantii Lindl.) حاوی دسته‌های تخم شب‎پره گزنده بلوط از ذخیره‎گاه جنگلی بلوط سرسختی واقع در استان مرکزی جمع‎آوری شد. آن‌ها پس از انتقال به آزمایشگاه در اتاقک رشد داخل ظرف‌های سترون پلاستیکی به ابعاد 6×25×17 سانتی‌متر مکعب مجهز به درپوش توری در دمای 2±25 درجه سلسیوس، رطوبت نسبی 5±60 درصد و دوره نوری 8:16 ساعت (روشنایی:تاریکی) نگه‌داری شدند. از دو جدایۀ بـومی قـارچ B. bassiana (BG و B2) و یک جدایه قارچ M. anisopliae (M1) برای انجام این پژوهش استفاده شد. پیش از انجام آزمایش‌های زیست‌سنجی و به‌منظور اطمینان از کیفیت مطلوب کنیدیوم‌هـا، زنده‌مانی آن‌ها با محاسبه درصد جوانه‌زنی اندازه‌گیری شد. سپس، جدایه‌های قارچی در پنج غلظت شامل 104، 105، 106، 107 و 108 کنیدیوم‌ بر میلی‌لیتر تهیه شدند. به‌منظور انجام آزمایش‌های زیست‌سنجی و ارزیابی بیماری‌زایی هریک از جدایه‌های قارچی، دو روش غوطه‌وری لارو و پاشش مستقیم به‌کاربرده شد. در هر آزمون زیست‌سنجی، سه تکرار برای هر تیمار در نظر گرفته شد و کل آزمایش چهار مرتبه تکرار شد. همچنین، تجزیه و تحلیل داده‌ها با استفاده از نرم افزار SAS (نسخه 4/9) انجام شد. مقـادیر LC50، LC90، LT50 و LT90 با استفاده از روش LDR (Likelihood Difference Ratio) مقایسه شدند.
نتایج: میانگین زنده‌مانی کنیدیوم‌‌ها در همه جدایه‌های م/ورد آزمایش از 95 تا 99 درصد متغیر بود. نتایج حاصل از تجزیه آماری آزمایش‌های زیست‌سنجی با استفاده از آزمون فاکتوریل در قالب طرح پایه کامل تصادفی نشان داد که در دو روش غوطه‌وری لارو و پاشش مستقیم، اختلاف معنی‌داری در سطح اطمینان 99 درصد بین تیمارهای قارچی مورد استفاده و غلظت‌های به‌کاررفته در هر آزمایش وجود دارد. اثرات متقابل آن‌ها نیز در سطح اطمینان 99 درصد، معنی‌دار بودند. میزان بیماری‌زایی این سه جدایه به‌طور معنی‌داری با یکدیگر متفاوت بود، اما بیشترین غلظت (108 کنیدیوم‌ در میلی‌لیتر) از هر سه جدایه سبب مرگ‌ومیر بیشتر از 78 درصد از لاروها در هر دو روش زیست‌سنجی شد. غلظت 108 کنیدیوم‌ در میلی‌لیتر جدایه BG به بیشترین (صددرصد) و جدایه M1 به کمترین (78 درصد) مرگ‌ومیر منجر شد. مرگ‌ومیر غلظت‌های مختلف جدایه BG به‌طور قابل توجهی بیشتر از جدایه‌های دیگر در هر دو روش زیست‌سنجی بود. مقادیر LC50 جدایه‌های BG، B2 و M1 به‌ترتیب 103×74/6، 103×37/7 و 104×63/2 کنیدیوم‌ در میلی‌لیتر (روش غوطه‌وری لارو) و 104×33/1، 106×45/3 و 106×59/5 کنیدیوم‌ در میلی‌لیتر (روش پاشش مستقیم) بودند. همچنین، LT50 جدایه‌های BG، B2 و M1 با استفاده از غلظت 108 کنیدیوم‌ روی سن دوم پروانه به‌ترتیب 94/24، 12/32 و 54/36 ساعت (روش غوطه‌وری لارو) و 73/30، 67/31 و 57/45 ساعت (روش پاشش مستقیم) بود.
نتیجه‌گیری کلی: براساس نتایج به‌دست‌آمده، اختلاف معنی‌داری بین جدایه‌های قارچی مورد آزمایش ازنظر بیماری‌زایی وجود داشت. پروانه برگ‌خوار گزنده بلوط به جدایه بومی BG از قارچ بیمارگر B. bassiana حساسیت بیشتری داشت و این جدایه، بیماری‌زایی و زهرآگینی زیادی نشان داد. همچنین، روش غوطه‌وری لاروی، بهترین روش تیمار لاروی بود. باتوجه‌به کاربرد موفقیت‌آمیز فرمولاسیون‌های مختلفِ قارچ B. bassiana روی آفات برگ‌خوار راسته Lepidoptera در جنگل‌های کشورهای مختلف، نتایج پژوهش پیش‌رو می‌تواند زمینه‌ساز توسعه فناوری مورد نیاز به‌منظور استفاده از جدایه BG از قارچ بیمارگر B. bassiana در کنترل این آفت مخرب درختان بلوط ایرانی باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Efficacy of indigenous entomopathogenic fungi isolates in controlling the oak moth ((Lepidoptera: Lymantriidae) .Porthesia melania Stgr)

نویسندگان [English]

  • M. Alinejad 1
  • S.M. Zamani 2
  • S. Farahani 3
  • R. Gholami 1
1 Researcher, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
2 Corresponding author, Assistant Prof., Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
3 Assistant Prof., Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: The oak moth, Porthesia melania Stgr. (Lepidoptera: Lymantriidae), is a destructive pest of oak trees in Iran. The first and second instar larvae feed on the upper surface of leaves, while most damage is caused by the fourth and fifth instar larvae, which consume entire leaves. Chemical control methods have several disadvantages, including environmental harm. Biological control using entomopathogens offers an environmentally friendly alternative to chemical pesticides. Beauveria bassiana (Balsamo) Vuillemin and Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin are two of the most important fungi used in pest control. This study investigates the efficacy of indigenous isolates of B. bassiana and M. anisopliae against P. melania.
Material and Methods: In May 2022, leaves of Iranian oak (Quercus brantii Lindl.) infected with P. melania eggs were collected from an oak forest in Markazi Province, Iran, and transferred to plastic containers (17×25×6 cm³) with net-covered lids for aeration. They were kept in an incubator at 25±2°C and 60±5% relative humidity with a 16 h L:8 h D photoperiod. Before conducting bioassay tests, conidial viability was determined. The susceptibility of second instar P. melania larvae to three isolates of entomopathogenic fungi, B. bassiana (BG and B2) and M. anisopliae (M1), was assessed using five concentrations (10⁴, 10⁵, 10⁶, 10⁷, and 10⁸ conidia/mL) and a control treatment via immersion and spraying methods under laboratory conditions. Three replicates were used for each treatment, and the entire experiment was repeated four times. Statistical analysis was performed using Analysis of Variance (SAS Institute, Version 9.4). LC₅₀, LC₉₀, LT₅₀, and LT₉₀ values were compared using the LDR (Likelihood Difference Ratio) method.
Results: The mean viability of conidia for all B. bassiana and M. anisopliae isolates ranged from 95% to 99%. Mortality in the control group was very low, with no fungal growth observed. The three strains (BG and B2 of B. bassiana and M1 of M. anisopliae) differed significantly in virulence but caused high mortality (over 78%) at the highest dose in both bioassay methods. Applying 10⁸ conidia/mL of BG resulted in the highest mortality (100%), while M1 caused the lowest (78%). Notably, BG's mortality was significantly higher than that of other isolates in both methods. The mean lethal concentration values (LC₅₀) for BG, B2, and M1 were 6.74×10³, 7.37×10³, and 2.62×10⁴ conidia/mL (immersion method) and 1.33×10⁴, 3.45×10⁴, and 5.59×10⁶ conidia/mL (spraying method) 96 hours post-treatment, respectively. The calculated LT₅₀ values using 10⁸ conidia/mL for each isolate (BG, B2, and M1) on second instar larvae were 24.94, 32.12, and 36.54 hours (immersion method) and 30.73, 31.67, and 45.57 hours (spraying method), respectively.
Conclusion: This research demonstrates that indigenous isolates of B. bassiana, particularly BG, are effective in controlling the oak moth (P. melania). BG exhibited significant virulence, causing 100% mortality at the highest concentration in both immersion and spraying methods. The larval immersion method was the most effective treatment. The environmentally friendly nature of entomopathogenic fungi makes them a promising alternative to chemical pesticides for managing P. melania populations. Fungal activities play a crucial role in stabilizing insect population dynamics in natural ecosystems. This study provides valuable insights into sustainable pest control strategies, highlighting the potential of the BG isolate from B. bassiana in biological control programs against oak moth infestations.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Beauveria bassiana
  • biological control
  • Metarhizium anisopliae
  • Zagros forests

مراجع

- Abaajeh, A.R. and Nchu, F., 2015. Isolation and pathogenicity of some South African entomopathogenic fungi (Ascomycota) against eggs and larvae of Cydia pomonella (Lepidoptera: Tortricidae). Biocontrol Science and Technology, 25: 828-842.
- Abbott, W.S., 1925. A method of computing the effectiveness of an insecticide. Journal of Economic Entomology, 18: 265-267.
- Ahirwar, N.K., Singh, R., Chaurasia, S., Chandra, R., Prajapati, S. and Ramana, S., 2019. Effective role of beneficial microbes in achieving the sustainable agriculture and eco-friendly environment development goals: A review. Frontiers in Environmental Microbiology, 5: 111-123.
- Aker, O. and Tuncer, C., 2016. Efficacy of Metarhizium anisopliae and some entomopathogenic fungi on larvae of fall webworm, Hyphantria cunea (Drury) (Lepidoptera: Arctiidae). Journal of Entomology and Zoology Studies, 4: 171-176.
- Amini, M.R., Shataee, Sh., Ghazanfar, H.O. and Moaieri, M.H., 2008. Changes in Zagros's forests extention using aerial photos and satellite imagery (Case study, Armerdeh forests of Baneh). Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, 15(2): 10-20 (In Persian with English summary).
- Bayat, M., Zobeiri, M., Marvie Mohadjer, M.R. and Yosefi, Y., 2009. Monitoring of Sarsakhti oak reserved forest by aerial photographs and full callipering. Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 17(4): 637-649 (In Persian with English summary).
- Behdad, E., 2002. Introductory Entomology and Important Plant Pests in Iran. Yadbood Publications, Isfahan, Iran, 844p (In Persian).
- Beygi Heidarlou, H., Banj Shafiei, A., Erfanian, M., Tayyebi, A. and Alijanpour, A., 2019. Effects of preservation policy on land use changes in Iranian Northern Zagros forests. Land Use Policy, 81: 76-90.
- Bilgo, E., Lovett, B., St. Leger, R.J., Sanon, A., Dabiré, R.K. and Diabaté, A., 2018. Native entomopathogenic Metarhizium spp. from Burkina Faso and their virulence against the malaria vector Anopheles coluzzii and non-target insects. Parasites and Vectors, 11: 209.
- Burjanadze, M., Supatashvili, A. and Gorkturk, T., 2019. Control strategies against invasive pest box tree moth - Cydalima perspectalis in Georgia. SETSCI Conference Indexing System, 4(1): 1-4.
- Coombs, A.J., 1999. Trees. Dorling Kindersley, London, UK, 320p.
- Echeverri-Molina, D. and Santolamazza-Carbone, S., 2010. Toxicity of synthetic and biological insecticides against adults of the Eucalyptus snout-beetle Gonipterus scutellatus Gyllenhal (Coleoptera: Curculionidae). Journal of Pest Science, 83: 297-305.
- Farahani, S., Farashiani, M.E., Hosseini, M.A., Asadi, A., Mirtalebi, A.S. and Nasiri Moghadam, M., 2023. Report of Porthesia melania Stgr. from Sarsakhti forest reserve of Markazi province, Iran. Iranian Journal of Forests and Rangelands Protection Research, 21(2): 225-239 (In Persian with English summary).
- Feng, M.G., Poprawski, T.J. and Khachatourians, G.G., 1994. Production, formulation and application of the entomopathogenic fungus Beauveria bassiana for insect control: current status. Biocontrol Science and Technology, 4: 3-34.
- Feng, Z., Carruthers, R.I., Roberts, D.W. and Robson, D.S., 1985. Age-specific dose-mortality effects of Beauveria bassiana (Deuteromycotina: Hyphomycetes) on the European corn borer, Ostrinia nubilalis (Lepidoptera: Pyralidae). Journal of Invertebrate Pathology, 46: 259-264.
- Gholami Ghavamabad, R., Talebi, A.A., Mehrabadi, M., Farashiani, M.E. and Pedram, M., 2021. First record of Oscheius myriophilus (Poinar, 1986) (Rhabditida: Rhabditidae) from Iran; and its efficacy against two economic forest trees pests, Cydalima perspectalis (Walker, 1859) (Lepidoptera: Crambidae) and Hyphantria cunea (Drury, 1773) (Lepidoptera: Erebidae) in laboratory condition. Journal of Nematology, 53: e2021-35.
- Gholami Ghavamabad, R., Zamani, S.M., Ahangaran, Y., Kazerani, F. and Zarghani, E., 2023. Efficacy of indigenous isolates of Beauveria bassiana in controlling invasive planthopper, Orosanga japonica. Plant Protection, 45(4): 149-163 (In Persian with English summary).
- Hafez, M., Zaki, F.N., Moursy, A. and Sabbour, M., 1997. Biological effects of the entomopathogenic fungus,Beauveria bassiana on the potato tuber mothPhthorimaea operculella (Seller). Journal of Pest Science, 70: 158-159.
- Hajek, A.E., 2007. Introduction of a fungus into North America for control of gypsy moth: 53-62. In: Vincent, C., Goettel, M.S. and Lazarovits, G. (Eds.). Biological Control: A Global Perspective. CABI Publishing, Wallingford, UK, 427p.
- Hajek, A.E., Gardescu, S. and Delalibera J.I., 2016. Classical biological control of insects and mites: A worldwide catalogue of pathogen and nematode introductions. FHTET-2016-06, USDA Forest Service, USA, 55p.
- Hosseinia, M., 1993. Investigation on inundation reasons of Porthesia melania in Kermanshah forests. M.Sc. thesis, University of Tehran, Tehran, Iran, 101p (In Persian with English summary).
- Imoulan, A., Hussain, M., Kirk, P.M., El Meziane, A. and Yao, Y.J., 2017. Entomopathogenic fungus Beauveria: Host specificity, ecology and significance of morpho-molecular characterization in accurate taxonomic classification. Journal of Asia-Pacific Entomology, 20: 1204-1212.
- Inglis, G.D., Goettel, M.S., Butt, T.M. and Strasser, H., 2001. Use of hyphomycetous fungi for managing insect pests: 23-69. In: Butt, T.M., Jackson, C. and Magan, N. (Eds.). Fungi as Biocontrol Agents: Progress, Problems and Potential. CABI Publishing, Wallingford, UK, 390p.
- Khajei, N., Etemad, V. and Bazrafshan, J., 2024. Predicting climate change impacts on distribution of Brant's oak trees (Quercus brantii Lindl.) in the Zagros forests, Fars Province. Iranian Journal of Forest, 15(4): 393-409 (In Persian with English summary).
- Khan, S., Guo, L., Maimaiti, Y., Mijit, M. and Qiu, D., 2012. Entomopathogenic fungi as microbial biocontrol agent. Molecular Plant Breeding, 3: 63-79.
- Klapwijk, M.J., Bylund, H., Schroeder, M. and Björkman, C., 2016. Forest management and natural biocontrol of insect pests. Forestry, 89: 253-262.
- Lacey, L.A., de la Roza, F. and Horton, D.R., 2009. Insecticidal activity of entomopathogenic fungi (Hypocreales) for potato psyllid, Bactericera cockerelli (Hemiptera: Triozidae): development of bioassay techniques, effect of fungal species and stage of the psyllid. Biocontrol Science and Technology, 19: 957-970.
- Lee, K.P. and Wilson, K., 2006. Melanism in a larval Lepidoptera: repeatability and heritability of a dynamic trait. Ecological Entomology, 31(2): 196-205.
- Li, Z.Z., 2007. Beauveria bassiana for pine caterpillar management in the People's Republic of China: 300-310. In: Vincent, C., Goettel, M.S. and Lazarovits, G. (Eds.). Biological Control: A Global Perspective. CABI Publishing, Wallingford, UK, 427p.
- Liu, H. and Bauer, L.S., 2006. Susceptibility of Agrilus planipennis (Coleoptera: Buprestidae) to Beauveria bassiana and Metarhizium anisopliae. Journal of Economic Entomology, 99: 1096-1103.
- Malarvannan, S., Murali, P., Shanthakumar, S., Prabavathy, V. and Nair, S., 2010. Laboratory evaluation of the entomopathogenic fungi, Beauveria bassiana against the Tobacco caterpillar, Spodoptera litura Fabricius (Noctuidae: Lepidoptera). Journal of Biopesticides, 3: 126.
- Mascarin G.M. and Jaronski, S.T., 2016. The production and uses of Beauveria bassiana as a microbial insecticide. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 32: 177.
- Mc Namara, L., Griffin, C.T., Fitzpatrick, D., Kavanagh, K. and Carolan, J.C., 2018. The effect of entomopathogenic fungal culture filtrate on the immune response and haemolymph proteome of the large pine weevil, Hylobius abietis. Insect Biochemistry and Molecular Biology, 101: 1-13.
- Michalaki, M.P., Athanassiou, C.G., Kavallieratos, N.G., Batta, Y.A. and Balotis, G.N., 2006. Effectiveness of Metarhizium anisopliae (Metschinkoff) Sorokin applied alone or in combination with diatomaceous earth against Tribolium confusum Du Val larvae: Influence of temperature, relative humidity and type of commodity. Crop Protection, 25: 418-425.
- Mohammadi, E., Zamani, A.A., Goldasteh, Sh. and Jalilian, F., 2014. Population fluctuation and biology of oak moth, Porthesia melania Stgr. (Lep., Lymantriidae). Journal of Entomological Research, 5(4): 375-384 (In Persian with English summary).
- Molaee, Sh., Zolfaghari, R., Alizadeh, Z. and Fayyaz, P., 2022. Evaluation of drought resistance in Brant`s oak (Quercus brantii Lindl.) seedlings from different seed provenances of southern Zagros, Iran. Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 31(1): 27-40 (In Persian with English summary).
- Prospero, S., Botella, L., Santini, A. and Robin, C., 2021. Biological control of emerging forest diseases: How can we move from dreams to reality? Forest Ecology and Management, 496: 119377.
- Sabeti, H., 1994. Forests, Trees and Shrubs of Iran. Published by University of Yazd, Yazd, Iran, 884p (In Persian).
- Samimi, P., Fayyaz, P., Ghaderi, F. and Zolfaghari, R., 2023. Resistance induction to drought and charcoal disease in brant’s oak seedling by seed priming. Iranian Journal of Forest, 15(1): 125-140 (In Persian with English summary).
- SAS, 2013. Statistical Analysis System. SAS Release 9.4 for Windows. SAS Institute Inc., Cary, North Carolina, USA.
- Sönmez, E., Demir, I., Bull, J.C., Butt, T.M. and Demirbag, Z., 2017. Pine processionary moth (Thaumetopoea pityocampa, Lepidoptera: Thaumetopoeidae) larvae are highly susceptible to the entomopathogenic fungi Metarhizium brunneum and Beauveria bassiana. Biocontrol Science and Technology, 27: 1168-1179.
- Tobin, P.C. and Blackburn, L.M., 2007. Slow the spread: A national program to manage the gypsy moth. General Technical Report NRS-6, Forest Service, United States Department of Agriculture, Newtown Square, Pennsylvania, USA, 109p.
- Tobin, P.C. and Hajek, A.E., 2012. Release, establishment, and initial spread of the fungal pathogen Entomophaga maimaiga in island populations of Lymantria dispar. Biological Control, 63: 31-39.
- Topkara, E.F., Yanar, O., Sahin, F., Yanar, Y. and Yanar, D., 2022. Efficacy of Metarhizium brunneum and Beauveria bassiana isolates against the European tent caterpillar, Malacosoma neustria Linnaeus, 1758 (Lepidoptera: Lasiocampidae). Egyptian Journal of Biological Pest Control, 32: 89.
- Wang, C. and Feng, M.G., 2014. Advances in fundamental and applied studies in China of fungal biocontrol agents for use against arthropod pests. Biological Control, 68: 129-135.
- Wilson, K., Cotter, S.C., Reeson, A.F. and Pell, J.K., 2001. Melanism and disease resistance in insects. Ecology Letters, 4(6): 637-649.
- Zamani, S.M., Gholami Ghavamabad, R., and Kazerani, F., 2023. Efficacy of indigenous isolates of Beauveria bassiana against the box tree moth, Cydalima perspectalis, an invasive pest in Iranian forests. Bulletin of Insectology, 76(1): 117-125.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار