Gljive (lat. fungus, množina: fungi) pronalazimo u različitim kopnenim i vodenim staništima. Carstvo gljiva obuhvaća morfološki različite organizme pa razlikujemo filamentozne gljive ili plijesni, mesnate gljive poput bukovača ili muhare i jednostanične nemicelijske predstavnike – kvasce. U ovom članku ćemo se zadržati na filamentoznim gljivama.
Filamentozne gljive su široko raširene u tlima te razlikujemo korisne i štetne predstavnike. Štetni predstavanici su rodovi koji izazivaju različita oboljenja biljnih kultura poput npr. roda Fusarium koji izaziva palež klasova pšenice ili trulež klipa kukuruza. Pojedini fitopatogeni, predstavnici gljiva, osim što izazivaju bolesti, produciraju i sekundarne toksične metabolite, mikotoksine, čiji učinak može biti akutan ili kroničan, a djelovanje na ljudski i žvotinjski organizam obuhvaća različita kancerogena, mutagena, teratogena, imunosupresivna, nefrotoksična, hepatotoksična i druga djelovanja, u ovisnosti o vrsti mikotoksina.
U ovom broju ćemo se zadržati na korisnim predstavnicima i osobinama gljiva. Najpoznatiji korisni predstavnik gljiva je rod Penicillium iz kojeg je izoliran penicilin, a za njegovo otkriće je zaslužan Alexander Fleming još 1928. godine. U korisne predstavnike pripada i rod Beauveria – česti stanovnik različitih tipova tala. Ovaj rod uključuje više vrsta poput: Beauveria bassiana, Beauveria scarabaeidicola, Beauveria hoplocheli, Beauveria brongniartii, Beauveria amorpha, Beauveria caledonica i drugih. Ovaj rod pripada u entomopatogene gljive koji izaziva oboljenja kukaca. Iako u entomopatogene gljive ubrajamo i druge predstavnike gljiva koje inficiraju široki spektar domaćina u različitim fazama razvoja: od ličinka do imaga, poput roda Metharizium, Isaria ili Lecanicillium u ovom članku ćemo se bazirati na rodu Beauveria.
Beauveria – zombi gljiva?
Cordyceps je rod parazitnih gljiva s više od 400 vrsta. Jedna od njih je i Ophiocordyceps unilateralis koja manipulira ponašanjem mrava, na način da inficirani kukac napušta koloniju kako bi pronašao povišeno mjesto s optimalnom mikroklimom, koja je idealna za rast i razvoj gljive i proizvodnju askospora – spolnih spora gljiva koja vrše daljnju zarazu. Nakon smrti mrava, gljiva se dalje širi i razmnožava na tijelu mrava pri čemu se askospore šire po površini tla.
Još fascinantnije – Cordyceps bassiana pronađena je u anamorfnom stanju (nespolna reproduktivna faza) Beauveria bassiana na uginulim insektima u istočnoj Aziji. Naime, molekularnim tehnikama je utvrđeno kako Bauveria ima anamorfni (nespolna reproduktivna faza) i telemorfni (spolna reproduktivna faza) stadij – koji je u prirodi rijedak.
Znanstvenici su utvrdili kako su direktan potomak B. bassiana azijske vrste roda Cordyceps. Među glavnim razlikama između B. bassiana i vrste Cordyceps je sposobnost Bauveria da inficira širok raspon domaćina, dok Cordyceps vrste obično pokazuju specifičnost prema domaćinima. Istraživanja su utvrdila kako nisu sve vrste roda Bauveria podjednako viruletne te da u biokontroli kukaca veliki potencijal ima već spomenuta Bauveria bassiana.
Bauveria bassiana je prirodni patogen kukaca te se njegova primjena kao mikrobnog insekticida smatra okolišno prihvatljivom alternativom klasičnim kemijskim insekticidima koji se često sporo razgrađuju, kontaminiraju tlo, vodu, zrak i djeluju na neciljane organizme.
Također ima široki raspon domaćina te neki literaturni navodi potvrđuju kako B. bassiana ima spektar domaćina koji obuhvaća više od 700 vrsta člankonožaca, uključujući poljoprivredne, šumske, vodene i urbane štetnike. Istraživanja su nadalje utvrdila kako pojedinačni sojevi ili vrste Beauveria mogu razlikovati u svom fiziološkom rasponu domaćina te uspješnost zaraze ovisi o abiotičkim (fizičko-kemijskim uvjetima okoliša) poput temperature, ali i o biotičkim čimbenicima, odnosno osobinama same vrste ili soja. B. bassiana u tlu preživljava saprofitski i endofitski – u tkivu biljaka.
Kako bi mogli bolje razumjeti biologiju ovog parazita trebali bi poznavati i neke osnovne karakteristike filamentoznih gljiva općento. Filamentozne gljive, a time i B. bassiana, tvori stanice, odnosno hife čiju nakupinu nazivamo micelij. Fragmenti micelija omogućuju vegetativno razmnožavanje ove gljive. Osim toga, B. bassiana producira i nespolne spore – konidije i blastospore – koje također omogućuje rasprostranjivanje gljive, a ove spore nastaju dijeljenjem stanica, odnosno mitozom. Ove stanice pokazuju različita morfološka, biokemijska i patološka svojstva i imaju različitu ulogu u virulenciji gljive. B. bassiana sintetizira metabolite koji olakšavaju gljivičnu invaziju ili djeluju kao imunosupresivni spojevi.
Fungalne spore, konidije, adsorbiraju se na površinu kutikule kukca, a potom germiniraju koristeći različite mehanizme: kemijske (enzime) i mehaničke, odnosno prodiru kroz kutikulu kukaca. Rastuće hife unutar tijela kukca tvore blastospore koje brzo koloniziraju unutranje tkivo. Imunosni odgovor kukaca na gljivičnu infekciju obuhvaća različite mehanizme uključujući fagocitozu, sintezu antimikrobnih molekula i druge. B. bassiana sintetizira i sekundarne metabolite, organske spojeve – toksine – bovericin, boverolidi, basianolid, oosporein i druge, koji dodatno slabe tijelo kukca.
Istraživanja su utvrdila kako derivati bovericina imaju citotoksična i insekticidna svojstva, dok oosporin pokazuje baktercidnu i fungicidnu aktivnost. Patogenost gljive dakle varira o tipu toksina. Nadalje, istraživači su zaključili kako je sinteza pojedinih gljivičnih toksičnih sekundarnih metabolita vrlo specifična, pa npr. B. bassiana izlučuje većinu toksina boverolida u živo tkivo kukaca pa se smatra da je ovaj metabolit bitan za gljivičnu virulenciju.
Dok neki drugi, entomopatogene gljive poput Metarhizium brunnem, izlučuju toksine u mrtvo tijelo kukaca, a smatra se da to čine u svrhu zaštite od mikrobne degradacije. Unutar kukca gljiva se brzo dijeli, toksini također izazivaju niz simptoma kod kukca domaćina, što uključuje nedostatak koordinacije, konvulzije, otežano hranjenje, dehidraciju, abnormalno ponašanje i dr. koji na kraju uzrokuju smrt kukca. Hife gljive s konidijma izlaze iz tijela kukca te se šire u okolišu. Prethodno spomenuta endofitska kolonizacija biljaka s B. bassiana je također vrlo interesantna, ona se javlja spontano na različitim biljnim kulturama, a istraživanjem je utvrđeno kako inokulacija biljaka s B. bassiana može zaštititi biljku domaćina od kukaca.
Dio studija je potvrdio kako B. bassiana negativno ne utječu na pojedine štetnike, osobito na lisne uši, a mehanizmi djelovanja su i dalje nepoznati te su potrebna daljnja istraživanja kako bi se utvrdio biokontrolni potencijal B. bassiana kao endofita.
Održiva poljoprivreda uz biopesticide
Veliki broj agrokemijskih tvrtki ulažu u razvoj i komercijalizaciju biopesticida pa tako i proizvoda s B. bassiana. Smatra se da su na tržištu najzastupljeniji mikoinsekticidi s B. bassiana i Metarhizium ansioplae. Bauveria kao biopesticid se smatra okolišno prihvatljivim načinom tretiranja. Smatra se kako nije toksična niti infektivna za sisavce ili je njen učinak minimalan. Masovna proizvodnja uvijek započinje izborom najučinkovitijeg soja ili više njih koji mogu imati različite osobine i virulentnost, a proizvodnja u laboratorijskim uvjetima, odnosno industrijskim uvjetima podrazumjeva stabilan proces kojim se dobiva velika količina spora.
Masovna proizvodnja se može provoditi uzgojem u tekućem supstratu u kontroliranim uvjetima, odnosno submerznom (dubinskom) fermentacijom ili uzgojem na čvrstom supstratu (npr. na zrnu žitarica). Submerzni uzgoj rezultira rastom micelija, konidija i blastospora, dok uzgoj na čvrstom nosaču rezultira stvaranjem zračnih konidija te je upravo ovaj način dominantan (do 90 %) u proizvodnji mikoinsekticida u svijetu. Daljnji koraci u proizvodnji uključuju ekstrakciju spora, potom odabir odgovarajućih tehnika za stabilizaciju spora s ciljem smanjivanja sadržaja vode i produženja roka trajanja proizvoda, poput sušenje rapršivanjem, zrakom, vakum sušenja i sl. U formulaciju se dodaju različiti aditivi poput osmoprotektanata, a koriste se i biopolimeri u svrhu enkapsulacije konačnog proizvoda.
Konačan proizvod može biti kruti ili tekući, u ovisnosti o izboru nosača poput biougljena, vermikulita, mineralnih ili biljnih ulja pa su konačni proizvodi u obliku prašaka, granula, suspenzija i emulzija. Naravno, u cijelom procesu obavezna je i kontrola kvalitete procesa kao i finalnog proizvoda. Ovi testovi uključuju ispitivanje na ciljanim štetnicima, ali i procjenu toksičnosti na korisne organizme i okoliš. U konačnici, cilj je da se velika količina propagula, najčešće spora, a istraživanja potvrđuju kako je količina od 106 do 1010 konidija po mililitru bioinsekticida, učinkovita u postizanju visoke stope smrtnosti štetnika. Biokontrola štetnika s B. bassiana može može smanjiti upotrebu kemijskih insekticida, a učinkovitost će ovisiti o vrsti štetnika i uvjetima primjene, a njeno je korištenje u skladu s principima održive poljoprivrede.
