โบเวอเรียMetarhizium bassiana และ Metarhizium anisopliae เป็นเชื้อราก่อโรคในแมลง (EPFs) ที่สำคัญและใช้กันอย่างแพร่หลายสองชนิดในการควบคุมศัตรูพืช จากการศึกษาล่าสุดพบว่าเชื้อราเหล่านี้ยังสามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชได้หลังจากการปลูกเชื้อเทียม เพื่อประเมินการเจริญเติบโตและการส่งเสริมการเจริญเติบโตของเชื้อราเหล่านี้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นโบเวอเรีย บาสเซียน่าและ Metarhizium anisopliae ในพืชผลทางการเกษตร ในการศึกษาครั้งนี้ ต้นกล้าข้าวโพดได้รับการบำบัดด้วยเชื้อรา Beauveria bassiana จำนวน 13 สายพันธุ์ และ Metarhizium anisopliae จำนวน 73 สายพันธุ์ ตามลำดับ ในฐานะเชื้อราในไรโซสเฟียร์ในระบบไฮโดรโปนิกส์ มีการติดตามและบันทึกพารามิเตอร์การเจริญเติบโตของพืช ได้แก่ ความสูงของต้น ความยาวราก และน้ำหนักสด เป็นเวลา 35 วันติดต่อกัน เพื่อยืนยันผลการส่งเสริมการเจริญเติบโตของการปลูกเชื้อราก่อโรคในแมลง ผลการประเมินอัตราการฟื้นตัวของเชื้อรา (FRR) แสดงให้เห็นว่าทั้ง Beauveria bassiana และ Metarhizium anisopliae สามารถอาศัยอยู่ในเนื้อเยื่อข้าวโพดได้ ในวันที่ 7 อัตราการตรวจพบ Beauveria bassiana อยู่ที่ 100% ทั้งในลำต้นและใบ แต่ในวันที่ 28 อัตราการตรวจพบในลำต้นลดลงเหลือ 11.1% และในใบเหลือ 22.2% อย่างไรก็ตาม ไม่พบเชื้อรา *Beauveria bassiana* ในรากจนกระทั่งวันที่ 28 โดยมีอัตราการตรวจพบ 33.3% ตลอดระยะเวลาการสังเกต พบว่าสามารถแยกเชื้อรา *Metarhizium anisopliae* ออกจากราก ลำต้น และใบของพืชได้ในอัตราสูง การขยายดีเอ็นเอเฉพาะของเชื้อราด้วยวิธี PCR ยืนยันเพิ่มเติมถึงการตั้งรกรากอย่างเป็นระบบของ *Beauveria bassiana* และ *Metarhizium anisopliae* ในเนื้อเยื่อต่างๆ วิธีนี้แสดงให้เห็นถึงความไวในการตรวจจับที่สูงกว่าและผลบวก 100% เมื่อเปรียบเทียบกับค่าเริ่มต้นในสารละลายไฮโดรโปนิกส์ ภายในวันที่ 21 ความหนาแน่นของเชื้อราลดลงเหลือน้อยกว่า 1% ดังนั้น เชื้อราก่อโรคแมลงสองสายพันธุ์ที่คัดเลือกมาจึงสามารถสร้างการตั้งรกรากแบบเอนโดไฟติก (endophytic colonization) แทนที่จะเป็นการตั้งรกรากแบบทั่วไป (collector colonization) ในไรโซสเฟียร์ของข้าวโพด และส่งเสริมการเจริญเติบโตอย่างมีนัยสำคัญในระบบไฮโดรโปนิกส์ เชื้อราที่ก่อโรคในแมลงมีศักยภาพมหาศาลในการนำไปใช้ในเกษตรอินทรีย์ รวมถึงการใช้เป็นสารชีวภาพกำจัดศัตรูพืชและปุ๋ยชีวภาพ
เชื้อราก่อโรคในแมลง (EPFs) ได้พิสูจน์แล้วว่ามีความสำคัญในฐานะสารควบคุมทางชีวภาพ (BCAs) สำหรับการจัดการศัตรูพืชหลากหลายชนิด เนื่องจากมีพืชอาศัยหลากหลาย ผลิตได้ง่าย มีความเสถียร และมีฤทธิ์ก่อโรคสูง1,2,3ในประเทศจีน *Beauveria bassiana* และ *Metarhizium anisopliae* ถูกนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์เพื่อควบคุมศัตรูพืชหลักของข้าวโพดอย่างยั่งยืน (เช่น หนอนเจาะลำต้นข้าวโพดและหนอนเจาะฝักฝ้าย) เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้สารเคมีกำจัดศัตรูพืชมากเกินไป4ในการจัดการศัตรูพืชด้วยเชื้อรา ความสัมพันธ์แบบสามเหลี่ยมระหว่างพืช ศัตรูพืช และเชื้อรานั้นซับซ้อนกว่าความสัมพันธ์ระหว่างศัตรูพืชและเชื้อราก่อโรคมาก
พืชหลายชนิดอาศัยอยู่ร่วมกับเชื้อราเอนโดไฟต์แบบพึ่งพาอาศัยกัน5ซึ่งอาศัยอยู่ในเนื้อเยื่อของพืชโดยไม่ก่อให้เกิดอันตรายอย่างมีนัยสำคัญต่อพืชเหล่านั้น6เชื้อราเอนโดไฟต์เป็นสิ่งมีชีวิตที่เกิดขึ้นหลังจากสร้างความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันกับพืชเจ้าบ้าน7สารเหล่านี้สามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชโดยตรงหรือโดยอ้อม และเพิ่มความสามารถในการปรับตัวของพืชต่อสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย รวมถึงความเครียดจากปัจจัยทางชีวภาพและปัจจัยทางกายภาพ8, 9, 10เชื้อราเอนโดไฟต์มีลักษณะทางสายพันธุ์และลักษณะการดำรงชีวิตที่สำคัญ เช่น การตั้งรกราก การแพร่กระจาย ความจำเพาะต่อพืชเจ้าบ้าน และการตั้งรกรากในเนื้อเยื่อพืชต่างๆ11การใช้เชื้อราเอนโดไฟต์เป็นสิ่งมีชีวิตเอนโดไฟต์ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางในการวิจัย และแสดงให้เห็นถึงข้อดีที่เป็นเอกลักษณ์หลายประการเหนือกว่าสิ่งมีชีวิตเอนโดไฟต์แบบดั้งเดิม
เชื้อรา Beauveria bassiana และ Metarhizium anisopliae สามารถเข้าทำลายพืชได้หลากหลายชนิด รวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียง ข้าวสาลี ถั่วเหลือง ข้าว พืชตระกูลถั่ว หัวหอม มะเขือเทศ ปาล์ม องุ่น มันฝรั่ง และฝ้าย12การติดเชื้อเฉพาะที่หรือการติดเชื้อทั่วร่างกายส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นที่ราก ลำต้น ใบ และเนื้อเยื่อภายในของพืช11การติดเชื้อเทียมผ่านการบำบัดเมล็ดพันธุ์ การฉีดพ่นทางใบ และการให้น้ำทางดิน สามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชผ่านการติดเชื้อภายในเนื้อพืชโดยเชื้อราได้13,14,15,16การบำบัดเมล็ดพันธุ์พืชด้วยเชื้อรา Beauveria bassiana และ Metarhizium anisopliae ประสบความสำเร็จในการชักนำให้เกิดการติดเชื้อภายในเนื้อเยื่อพืช และส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชโดยการเพิ่มความสูงของลำต้น ความยาวของราก น้ำหนักสดของราก และน้ำหนักสดของลำต้น17,18,19การใส่เชื้อจุลินทรีย์ในดินและใบการฉีดพ่นด้วย Beauveria bassiana ก็เป็นวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเช่นกัน ซึ่งสามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของต้นกล้าข้าวโพดได้อย่างมีนัยสำคัญ20
งานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อประเมินผลการส่งเสริมการเจริญเติบโตและลักษณะการตั้งรกรากของเชื้อรา Beauveria bassiana และ Metarhizium anisopliae ในต้นกล้าข้าวโพด รวมถึงผลกระทบต่อการเจริญเติบโตของพืชในระบบไฮโดรโปนิกส์
ในการทดลอง 35 วัน การรักษาด้วยเชื้อรา Beauveria bassiana และ Metarhizium anisopliae ช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตของข้าวโพดอย่างมีนัยสำคัญ ดังแสดงในรูปที่ 1 ผลกระตุ้นของเชื้อราต่อส่วนต่างๆ ของต้นข้าวโพดขึ้นอยู่กับระยะการเจริญเติบโตของต้นข้าวโพด
การเจริญเติบโตของต้นกล้าข้าวโพดภายใต้การบำบัดที่แตกต่างกันในช่วงเวลาต่างๆ จากซ้ายไปขวา เส้นสีต่างๆ แสดงถึงต้นกล้าข้าวโพดในกลุ่มควบคุม กลุ่มที่ได้รับการบำบัดด้วย Beauveria bassiana และกลุ่มที่ได้รับการบำบัดด้วย Metarhizium anisopliae ตามลำดับ
การเข้าอาศัยของเชื้อรา *Beauveria bassiana* และ *Metarhizium anisopliae* ในเนื้อเยื่อข้าวโพดได้รับการตรวจสอบเพิ่มเติมโดยใช้การขยายสัญญาณ PCR ตารางที่ 5 แสดงให้เห็นว่า *Beauveria bassiana* เข้าอาศัยในเนื้อเยื่อข้าวโพดทั้งหมด 100% ในทุกจุดการเก็บตัวอย่าง (7–35 วัน) พบผลลัพธ์ที่คล้ายกันสำหรับ *Metarhizium anisopliae* ในเนื้อเยื่อใบ แต่การเข้าอาศัยของเชื้อรานี้ไม่ได้คงอยู่ที่ 100% เสมอไปในลำต้นและใบข้าวโพด
วิธีการเพาะเชื้อมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อรูปแบบการเจริญเติบโตของเชื้อรา28ปาร์ซาและคณะ29พบว่าเชื้อรา *Beauveria bassiana* สามารถเข้าอาศัยในเนื้อเยื่อพืชได้เมื่อฉีดพ่นหรือรดน้ำ ในขณะที่การเข้าอาศัยในรากนั้นเป็นไปได้เฉพาะการรดน้ำเท่านั้น ในข้าวฟ่าง Tefera และ Vidal รายงานว่าการปลูกเชื้อที่ใบช่วยเพิ่มอัตราการเข้าอาศัยของ *Beauveria bassiana* ในลำต้น ในขณะที่การปลูกเชื้อที่เมล็ดช่วยเพิ่มอัตราการเข้าอาศัยทั้งในรากและลำต้น ในการศึกษาครั้งนี้ เราได้ปลูกเชื้อราสองชนิดลงในรากโดยการเติมสารละลายสปอร์ลงในระบบไฮโดรโปนิกส์โดยตรง วิธีนี้อาจช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการแพร่กระจายของเชื้อรา เนื่องจากน้ำที่ไหลสามารถช่วยอำนวยความสะดวกในการเคลื่อนที่ของสปอร์เชื้อราไปยังรากข้าวโพด นอกจากวิธีการปลูกเชื้อแล้ว ปัจจัยอื่นๆ เช่น จุลินทรีย์ในดิน อุณหภูมิ ความชื้นสัมพัทธ์ สารอาหารในอาหารเลี้ยงเชื้อ อายุและชนิดของพืช ความหนาแน่นของการปลูกเชื้อ และชนิดของเชื้อรา ก็สามารถส่งผลต่อความสำเร็จในการเข้าอาศัยของเชื้อราในเนื้อเยื่อพืชต่างๆ ได้เช่นกัน28
นอกจากนี้ การขยายสัญญาณดีเอ็นเอเฉพาะของเชื้อราด้วยวิธี PCR ถือเป็นวิธีการใหม่และมีความไวสูงในการตรวจจับเชื้อราเอนโดไฟต์ ตัวอย่างเช่น หลังจากเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชบนอาหารเลี้ยงเชื้อราแบบคัดเลือก พบว่ามีตัวรับตรวจจับอิสระ (FRR) จำนวนน้อยใน *Beauveria bassiana* แต่การวิเคราะห์ด้วย PCR ให้ผลการตรวจพบ 100% ความหนาแน่นของประชากรเชื้อราเอนโดไฟต์ในเนื้อเยื่อพืชต่ำ หรือการยับยั้งทางชีวภาพของเนื้อเยื่อพืช อาจเป็นสาเหตุของการเจริญเติบโตของเชื้อราที่ไม่ประสบความสำเร็จบนอาหารเลี้ยงแบบคัดเลือก การขยายสัญญาณด้วย PCR สามารถนำมาใช้ในการศึกษาเชื้อราเอนโดไฟต์ได้อย่างน่าเชื่อถือ
การศึกษาครั้งก่อนๆ แสดงให้เห็นว่าจุลินทรีย์ก่อโรคในแมลงบางชนิดสามารถทำหน้าที่เป็นปุ๋ยชีวภาพได้โดยการส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช Jaber et al. [16]รายงานว่าเมล็ดข้าวสาลีที่ติดเชื้อรา Beauveria bassiana เป็นเวลา 14 วัน มีความสูงของลำต้น ความยาวของราก น้ำหนักสดของราก และน้ำหนักของลำต้นมากกว่าต้นที่ไม่ได้รับเชื้อ (Russo et al.)[30]รายงานว่าการฉีดพ่นใบข้าวโพดด้วยเชื้อรา Beauveria bassiana ช่วยเพิ่มความสูงของต้น จำนวนใบ และจำนวนข้อแรกของฝักข้าวโพด
ในการศึกษาของเรา เชื้อราก่อโรคในแมลงที่คัดเลือกมาสองชนิด ได้แก่ Beauveria bassiana และ Metarhizium anisopliae ช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตของข้าวโพดในระบบปลูกพืชแบบไฮโดรโปนิกส์ได้อย่างมีนัยสำคัญ และสร้างการตั้งรกรากอย่างเป็นระบบในเนื้อเยื่อต่างๆ ของต้นกล้าข้าวโพด ซึ่งคาดว่าจะช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตในระยะยาว
ในทางตรงกันข้าม Moloignane และคณะ พบว่าแม้หลังจากรดน้ำดินไปแล้ว 4 สัปดาห์ ก็ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความสูงของต้น จำนวนราก จำนวนใบ น้ำหนักสด และน้ำหนักแห้ง ระหว่างต้นองุ่นที่ได้รับการบำบัดและไม่ได้รับการบำบัดด้วย *Beauveria bassiana* นี่ไม่ใช่เรื่องน่าประหลาดใจ เนื่องจากความสามารถในการอาศัยอยู่ภายในเนื้อเยื่อของเชื้อราสายพันธุ์เฉพาะนั้นอาจมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับชนิดของพืชเจ้าบ้าน พันธุ์พืช สภาพโภชนาการ และอิทธิพลของสิ่งแวดล้อม Tull และ Meying ได้ศึกษาผลของการบำบัดเมล็ด *Beauveria bassiana* (GHA) ต่อการเจริญเติบโตของข้าวโพด พวกเขาพบว่า *Beauveria bassiana* ทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้นการเจริญเติบโตในข้าวโพดเฉพาะในสภาวะที่มีสารอาหารเพียงพอเท่านั้น และไม่พบผลกระตุ้นใดๆ ในสภาวะที่ขาดสารอาหาร ดังนั้น กลไกการตอบสนองของพืชต่อผลกระทบจากการอาศัยอยู่ภายในเนื้อเยื่อของเชื้อราจึงยังไม่ชัดเจนและจำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติม
เราได้ศึกษาผลกระทบของเชื้อราก่อโรคในแมลง *Beauveria bassiana* และ *Metarhizium anisopliae* ในฐานะสารเร่งการเจริญเติบโตในข้าวโพด อย่างไรก็ตาม ยังไม่ชัดเจนว่ากลไกหลักเกิดขึ้นในบริเวณรากพืชหรือภายในเนื้อเยื่อพืช เราจึงติดตามการเปลี่ยนแปลงของประชากร *Beauveria bassiana* และ *Metarhizium anisopliae* ในสารละลายไฮโดรโปนิกส์และเนื้อเยื่อพืช เพื่อชี้แจงกลไกการทำงานของพวกมัน โดยใช้หน่วยสร้างโคโลนี (CFU) เป็นตัวบ่งชี้ เราพบว่าปริมาณของ *Beauveria bassiana* และ *Metarhizium anisopliae* ในสารละลายไฮโดรโปนิกส์ลดลงอย่างรวดเร็ว หลังจากหนึ่งสัปดาห์ ความเข้มข้นที่เหลืออยู่ของ *Metarhizium anisopliae* น้อยกว่า 10% และ *Beauveria bassiana* น้อยกว่า 1% ในสารละลายปลูกข้าวโพดแบบไฮโดรโปนิกส์ เชื้อราทั้งสองชนิดแทบจะหายไปหมดภายในวันที่ 28 การทดลองควบคุมแสดงให้เห็นว่าสปอร์ของเชื้อราทั้งสองชนิดยังคงมีชีวิตอยู่ได้ดีในระบบไฮโดรโปนิกส์หลังจากผ่านไปหนึ่งสัปดาห์ ดังนั้น เชื้อราที่อาศัยอยู่ภายในพืช ซึ่งได้รับอิทธิพลจากการยึดเกาะของสปอร์ การจดจำพืชเจ้าบ้าน และกระบวนการภายในเซลล์ จึงเป็นสาเหตุหลักของการลดลงอย่างรวดเร็วของปริมาณเชื้อราในระบบไฮโดรโปนิกส์ นอกจากนี้ หน้าที่ในการส่งเสริมการเจริญเติบโตของเชื้อราส่วนใหญ่เกิดจากหน้าที่ในการอาศัยอยู่ภายในพืช ไม่ใช่หน้าที่ในบริเวณรากพืช
โดยทั่วไปแล้ว หน้าที่ทางชีวภาพมักเกี่ยวข้องกับความหนาแน่นของประชากร การวัดปริมาณของเชื้อราเอนโดไฟต์ในเนื้อเยื่อพืชเท่านั้นที่จะช่วยให้เราสร้างความสัมพันธ์ระหว่างการกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชและความหนาแน่นของประชากรเชื้อราเอนโดไฟต์ได้ กลไกที่กระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชในปฏิสัมพันธ์ระหว่างเชื้อราก่อโรคในแมลงกับพืชนั้นยังต้องการการศึกษาเพิ่มเติม เชื้อราก่อโรคในแมลงไม่เพียงแต่มีศักยภาพอย่างมากในการควบคุมศัตรูพืชทางชีวภาพเท่านั้น แต่ยังมีบทบาทสำคัญในการกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืช ซึ่งเปิดมุมมองใหม่เกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ทางนิเวศวิทยาระหว่างพืช ศัตรูพืช และเชื้อราก่อโรคในแมลง
สุ่มเลือกต้นกล้าข้าวโพดที่เจริญเติบโตสม่ำเสมอและแข็งแรงจำนวน 90 ต้นจากแต่ละกลุ่มทดลอง ล้างวัสดุปลูกรอบรากของแต่ละต้นกล้าด้วยน้ำกลั่นอย่างระมัดระวังเพื่อป้องกันความเสียหายต่อระบบราก ต้นกล้าข้าวโพดที่ได้รับการบำบัดแล้ว ซึ่งมีการเจริญเติบโตสม่ำเสมอทั้งส่วนเหนือดินและใต้ดิน ถูกนำไปปลูกในระบบปลูกข้าวโพดแบบไฮโดรโปนิกส์
ข้อมูลการทดลองทั้งหมดได้รับการวิเคราะห์โดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนทางเดียว (ANOVA) ในโปรแกรม IBM SPSS Statistics (เวอร์ชัน 20.0) และความสำคัญของความแตกต่างระหว่างกลุ่มทดลองถูกกำหนดโดยใช้การทดสอบ HSD ของ Tukey (P ≤ 0.05)
เนื่องจากวัสดุพืชถูกซื้อจากผู้จัดจำหน่ายที่ได้รับการรับรองในท้องถิ่น จึงไม่จำเป็นต้องมีใบอนุญาต การใช้พืชหรือวัสดุพืชในการศึกษาครั้งนี้เป็นไปตามแนวทางปฏิบัติที่เกี่ยวข้องในระดับสากล ระดับชาติ และ/หรือระดับสถาบัน
โดยสรุปแล้ว เชื้อราก่อโรคในแมลง 2 ชนิด ได้แก่ *Beauveria bassiana* และ *Metarhizium anisopliae* มีบทบาทเชิงบวกในการส่งเสริมการเจริญเติบโตของต้นกล้าข้าวโพดหลังจากการปลูกเชื้อในบริเวณรากด้วยระบบไฮโดรโปนิกส์ เชื้อราทั้งสองชนิดนี้สามารถสร้างอาณานิคมอย่างเป็นระบบในทุกอวัยวะและเนื้อเยื่อของข้าวโพดผ่านทางระบบรากภายในหนึ่งสัปดาห์ พลวัตของประชากรเชื้อราในสารละลายไฮโดรโปนิกส์และการสร้างอาณานิคมของเชื้อราในเนื้อเยื่อข้าวโพดแสดงให้เห็นว่า นอกเหนือจากหน้าที่ในบริเวณรากแล้ว หน้าที่ในการอาศัยอยู่ภายในเนื้อเยื่อของเชื้อรามีส่วนสำคัญมากกว่าในการส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชที่สังเกตได้ พฤติกรรมการอาศัยอยู่ภายในเนื้อเยื่อของเชื้อราแสดงให้เห็นถึงลักษณะเฉพาะของแต่ละสายพันธุ์ การขยายแถบดีเอ็นเอเฉพาะของเชื้อราโดยใช้ PCR พิสูจน์แล้วว่ามีความไวมากกว่าวิธีการตรวจจับโคโลนีโดยใช้สื่อเพาะเลี้ยงเฉพาะเชื้อรา วิธีนี้สามารถใช้เพื่อติดตามการสร้างอาณานิคมของเชื้อราและการกระจายตัวในเนื้อเยื่อพืชได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อชี้แจงกลไกที่พืชและศัตรูพืชตอบสนองต่อผลกระทบภายในเนื้อเยื่อของเชื้อรา (ข้อมูลเพิ่มเติม)
ชุดข้อมูลที่สร้างขึ้นระหว่างการศึกษาครั้งนี้ สามารถขอรับได้จากผู้เขียนที่เกี่ยวข้องเมื่อมีการร้องขออย่างสมเหตุสมผล
วันที่เผยแพร่: 20 มกราคม 2026