Імунодепресанти грибів і гуморальний захист у комах

У біозахисті рослин дедалі частіше застосовують ентомопатогенні гриби, які мають не тільки фізичну здатність заражати шкідників, а й виробляють специфічні речовини — імунодепресанти. Ці речовини знижують здатність комах чинити опір інфекції, уражаючи їхню гуморальну імунну систему.

Що таке гуморальний імунітет у комах?

Це один із компонентів природної імунної системи у комах, який включає вироблення захисних речовин (наприклад, антимікробних пептидів) у гемолімфі (аналог крові комах). Він активується у відповідь на інфекції бактеріями, грибами чи вірусами і не залежить від клітинного імунітету, хоча працює разом із ним.

На відміну від хребетних, у комах немає адаптивного імунітету з пам’яттю, тому гуморальний імунітет є частиною вродженого захисту. Ця система особливо важлива для ентомофагів, які використовуються в біозахисті, наприклад, у продуктах Agrolista.

Імунна система комах поділяється на два основних рівні:

• Клітинний імунітет — це захист за рахунок спеціальних клітин (гемоцитів), які захоплюють і знищують патогени.
• Гуморальний імунітет — базується на діях розчинених у гемолімфі (аналог крові у комах) білків, ферментів і пептидів:
  • Опсонізація патогенів — “позначення” для знищення;
  • Активація каскадів згортання для ізоляції інфекції;
  • Синтез антимікробних пептидів — таких як дефенсіни, цецини та ін.

Цей імунітет є ключовим для виживання комах у природному середовищі. Але деякі гриби навчилися обходити цей захист.

Цікаво знати:
Metarhizium anisopliae, ентомопатогенний гриб, активно використовується в біозахисті. Після потрапляння на тіло шкідника його спори проростають і виділяють метаболіти, що пригнічують гуморальну імунну відповідь. Наприклад, знижують вироблення антимікробних пептидів і блокують ключові ферментні каскади в гемолімфі. Це дозволяє грибу безперешкодно колонізувати організм і швидко знищити шкідника.

Як діють імунодепресанти грибів?

Імунодепресанти грибів — це речовини, які гриби (особливо патогенні види) виділяють для придушення імунної системи своїх жертв, таких як комахи, рослини чи навіть люди, щоб полегшити інфекцію та розмноження.

Деякі гриби, зокрема Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae, Paecilomyces fumosoroseus і Paecilomyces lilacinum, виробляють вторинні метаболіти — специфічні речовини, що пригнічують імунну відповідь комах. До таких метаболітів належать: Tenellin, Beauvericin, Destruxins.

Ці сполуки впливають на гуморальну й клітинну ланки імунітету, виводячи організм шкідника з ладу. Ентомопатогенні гриби, такі як Beauveria bassiana, використовуються для боротьби зі шкідниками (наприклад, трипсами чи білокрилками). Їхня ефективність частково залежить від імунодепресантів: гриби заражають комаху, проникаючи через кутикулу, а потім виділяють токсини, щоб швидко подолати імунну відповідь і вбити господаря.

Вплив грибів на імунітет комах: ключові механізми

1. Проникнення через кутикулу та ініціація інфекції

Ентомопатогенні гриби проникають у тіло комахи через зовнішній захисний шар — кутикулу — за допомогою гідролітичних ферментів (хітіназ, протеаз), які розщеплюють хітин і білки. Після проникнення гіфи гриба потрапляють у гемолімфу, де активують імунну відповідь. Однак гриби виділяють імунодепресанти (наприклад, деструксин), які одразу починають пригнічувати перші захисні реакції, такі як фагоцитоз.

2. Придушення гуморального імунітету

Механізм активації: Імунна система комах запускає гуморальну відповідь через сигнальні шляхи Toll або IMD, які активують синтез антимікробних пептидів (дефенсини, цефропіни) у жировому тілі.

Вплив грибів: Гриби виробляють метаболіти, такі як боверин (Beauveria) чи циклічні пептиди (Metarhizium), які блокують ці сигнальні шляхи. Це перешкоджає синтезу захисних пептидів, залишаючи комаху беззахисною перед інфекцією.

У трипсів або білокрилок, які є шкідниками полуниці, пригнічення гуморального імунітету дозволяє грибу швидко розмножуватися.

3. Блокування клітинного імунітету

Механізм комахи: Гемоцити (імунні клітини) комах беруть участь у фагоцитозі (поглинанні грибних спор) і інкапсуляції (обволіканні патогена).

Вплив грибів: Імунодепресанти викликають апоптоз (запрограмовану загибель) гемоцитів або пригнічують їхню активність. Наприклад, Metarhizium виділяє токсини, які руйнують клітинні мембрани гемоцитів.

В результаті комаха втрачає здатність ізолювати гриб, що сприяє його поширенню по всьому тілу.

4. Інгібування меланізації

Меланізація — це процес, при якому фермент профенолоксидаза перетворює феноли в меланін, утворюючи захисну оболонку навколо патогена.

Гриби продукують інгібітори профенолоксидази (наприклад, цикличні пептиди), що зупиняють меланізацію. Це дозволяє грибним гіфам уникати ізоляції та продовжувати рости.

Наприклад у кліщів, які вражають полуницю, меланізація часто блокується, що робить їх вразливими до Beauveria bassiana.

5. Маніпуляція фізіологією господаря

Деякі гриби, як Ophiocordyceps unilateralis, виділяють нейротоксини або метаболіти, які впливають на нервову систему комахи. Це змушує комаху змінювати поведінку (наприклад, підійматися на рослину перед смертю), сприяючи поширенню спор. Як наслідок імунітет комахи послаблюється через перенапруження ресурсів на боротьбу з інфекцією, що дає грибу перевагу.

6. Уникнення розпізнавання імунною системою

Механізм комахи: Патоген-розпізнавальні рецептори (PPR) виявляють чужорідні молекули (PAMP), такі як β-глюкани на стінках грибів.

Вплив грибів: Деякі гриби модифікують свої клітинні стінки, зменшуючи кількість β-глюканів або покриваючи їх захисними білками. Це ускладнює розпізнавання і активує імунну відповідь із запізненням.

Приклад: Metarhizium використовує цей механізм для інфікування жуків чи гусениць.

7. Вироблення токсинів для руйнування тканин

Після подолання імунітету гриби виділяють мікоотоксини (наприклад, беверицин), які руйнують внутрішні тканини комахи, забезпечуючи поживне середовище для росту гіф.

Це остаточно знищує здатність комахи чинити опір, що корисно в біоконтролі для швидкого винищення популяцій шкідників.

Застосування в агро:
Біопрепарати на основі грибів, що виробляють такі метаболіти, особливо ефективні проти шкідників, у яких природний імунітет зазвичай забезпечує стійкість до хімічних засобів. Наприклад, обробка ґрунту біофунгіцидом із Paecilomyces lilacinum допомагає контролювати популяції нематод і личинок.

Значення імунодепресантів грибів для біоконтролю шкідників

Безпечний метод боротьби зі шкідниками за допомогою природних ворогів, таких як ентомопатогенні гриби (Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae), ентомофаги (наприклад, Amblyseius californicus, Encarsia formosa) або інші біологічні агенти. Імунодепресанти, які виділяють гриби, відіграють ключову роль у процесі біоконтролю, особливо коли йдеться про використання грибів для знищення шкідників.

Підвищується ефективність зараження

Імунодепресанти грибів, такі як деструксин (Metarhizium) або боверин (Beauveria), пригнічують імунну систему комахи-шкідника, дозволяючи грибу швидше колонізувати організм.

Наприклад, у комахи (трипси, білокрилки, попелиці) гуморальний імунітет намагається синтезувати антимікробні пептиди для боротьби з грибом. Імунодепресанти блокують ці механізми, що значно прискорює загибель шкідника.

Подолання природного захисту комах

Комахи мають кілька захисних механізмів, таких як меланізація (ізоляція патогена меланіновою оболонкою) або фагоцитоз (поглинання патогена гемцитами). Імунодепресанти пригнічують ці процеси, дозволяючи грибу безперешкодно розмножуватися всередині господаря.

Це особливо важливо для біоконтролю таких шкідників, як трипси, які переносять інфекції на полуницю. Гриби з імунодепресантами швидко знищують шкідника, зменшуючи ризик зараження рослин.

Зменшується потреба в хімічних пестицидах

Завдяки дії імунодепресантів ентомопатогенні гриби стають ефективною альтернативою хімічним пестицидам. Це дозволяє фермерам (наприклад, тим, хто вирощує полуницю сорту Гранд Роса) уникати хімічних обробок, зберігаючи екологічність виробництва.

Синергія з іншими біоагентами

Імунодепресанти грибів можуть працювати в комбінації з ентомофагами. Наприклад, гриби послаблюють імунітет шкідника, а ентомофаги (такі як Encarsia formosa, що паразитує на білокрилках) завершують знищення популяції.

Це створює комплексний підхід до біозахисту, зменшуючи ймовірність резистентності шкідників.

Селективність і безпека

Імунодепресанти грибів діють вибірково на комах-шкідників і не впливають на корисних комах (наприклад, бджіл) чи рослини. Це робить їх ідеальними для органічного землеробства, яке підтримує Agrolista.com.ua.

Практичне застосування

• У біоконтролі гриби з імунодепресантами застосовуються у вигляді суспензій або порошків, які наносять на рослини. Наприклад, Beauveria bassiana розпилюють на полуничні грядки для знищення трипсів чи кліщів.
• У статті про хвороби полуниці згадуються ентомофаги, але додавання грибів із імунодепресантами (наприклад, Metarhizium) могло б посилити захист від комах-переносників інфекцій.
• При вирощуванні полуниці Metarhizium anisopliae може зменшити чисельність личинок хрущів і дротяників у ґрунті. Paecilomyces lilacinum — рішення проти кореневих нематод, що пошкоджують молоді саджанці ягідних кущів.

Наукові приклади дії грибних метаболітів

• Tenellin — пригнічує активність фенолоксидази, ферменту, що активується під час зараження.
• Beauvericin — викликає розбалансування іонів кальцію, що призводить до загибелі клітин.
• Destruxins — ушкоджують мембрани клітин, запускаючи апоптоз (запрограмовану смерть клітини).

Ці відкриття стали основою для створення високоефективних біопрепаратів.

Гриби у складі біоінсектецидів: Metarhizium anisopliae та Paecilomyces lilacinum

На сайті Agrolista.com.ua ви знайдете біоінсектециди на основі таких грибів:

• Metarhizium anisopliae — ефективно бореться з ґрунтовими шкідниками та личинками в кореневій зоні.
• Paecilomyces lilacinum — спеціалізується на боротьбі з нематодами та іншими шкідниками.

Застосування в агро:
Ці біоінсектециди ідеально підходять для органічного садівництва. Їх застосування дозволяє зменшити пестицидне навантаження на ґрунт і зберегти корисну мікрофлору.

FAQ – Часті питання

Які шкідники найчастіше пригнічуються грибами?
Гриби ефективні проти попелиць, білокрилки, трипсів, нематод, ґрунтових личинок.

Чи безпечні біоінсектециди для бджіл?
Так, не чинять негативного впливу на опилювачів і корисних комах.

Скільки часу потрібно для ефекту?
3–5 днів до перших результатів, до 10 — повна дія.

Чи можна комбінувати біоінсектециди з іншими засобами?
Можна, але краще уникати сумішей з хімічними фунгіцидами.

Як зберігати біоінсектециди ?
У сухому, темному місці при +4…+25°C. Не заморожувати.