Sēnes, kas nīdē kukaiņus

Ja jau esat gatavi lasīt rakstu par sēnēm, tad kaut vai domās iebrieniet mežā ar sēņu grozu rokā. Šoreiz gan grozs nebūs vajadzīgs. Gribu pastāstīt par entomopatogēnām sēnēm entomoftorām, kas izraisa kukaiņu un augēdājērču saslimšanu un nobeigšanos. Diemžēl par tām daudzi zina visai maz vai pat nemaz. Viens no neziņas iemesliem ir tas, ka pēdējos gados Latvijā atšķirībā no daudzām pasaules valstīm zināšanas par nozīmīgu dabas resursu – potenciāliem augu aizsardzības bioloģiskās daudzveidības komponentiem un ar to saistītajiem mijiedarbības procesiem – vairs netiek mērķtiecīgi uzkrātas un popularizētas.

endomoftora

Entomoftoras (Zygomycetes, Entomophthorales) ir fitofāgo ērču (Acara), augu sūcēju (Homoptera), tripšu (Thysanoptera) un kolembolu (Collembola) saslimšanu un nobeigšanos izraisošas mikroskopiskās sēnes. Entomoftorožu (entomoftoroze – tā sauc slimību) izraisītājas ir vairāk nekā 100 entomoftoro sēņu sugas. Nozīmīgākās no tām pasaulē ir Entomophthora, Conidiobolus, Erynia, Zoopthora, Neozygites, Entomophaga piederīgās. Eiropas valstīs izplatītas ir Entomophthora, Conidiobolus, Erynia sugas, piemēram: Entomophthora muscae, Conidiobolus thromboides (=Entomophthora virulenta), C. obscurus (=E. thaxteriana), Erynia neoaphidis u.c.

Kukaiņu planēta

Kukaiņu pētnieki prognozē, ka pasaulē varētu būt vairāk nekā 2,5 miljoni kukaiņu sugu. Var teikt, ka nevis kukaiņi dzīvo cilvēku pasaulē, bet cilvēki dzīvo kukaiņu pasaulē. Latvijā reģistrēts vairāk nekā 11 500 sugu. Daudzas kukaiņu un ērču sugas ir augēdāji, kas nodara kaitējumu gan savvaļas, gan kultūraugiem. Kukaiņiem piemīt spēja migrēt. Nereti kaitēkļi savairojas uz savvaļas augiem un pēc tam uzbrūk kultūraugiem. Arī otrādi. Raksturīgs piemērs ir laputis, kurām jau sugas nosaukumā parādās galvenie to barības augi, tā sauktie saimniekaugi: krūkļu – gurķu; plūmju – asteru; plūmju – dzelkšņu; plūmju – niedru; rožu – graudzāļu; vīksnu – labības; vītolu – čemurziežu laputis. Entomoftoras izraisa kukaiņu un ērču mirstību. Inficētajiem kukaiņiem un ērcēm migrējot no auga uz augu, tiek veicināta slimības izplatība šo augēdāju populācijās.

Kā ugunsgrēks

Entomoftoru izraisīto epiziotiju gadījumā pārsvarā īsā laikā efektīvi tiek novērsts kaitējums augiem. Tas notiek tādēļ, ka ļoti īss ir patogēna infekcijas periods. Vieni no nozīmīgākajiem augu kaitēkļiem – laputis un ērces – nobeidzas neticami īsā laikā – 12–48 stundās. Augu aizsardzībā tas ir ārkārtīgi svarīgi, jo tie ir kaitēkļi ar ļoti augstu vairošanās potenciālu. Dažkārt cilvēkiem, kuriem nav zināšanu par sēnes iedarbības mehānismu, īsais slimības periods ar letālām beigām rada neticību un vēlmi realitāti apstrīdēt.

Ziņas par entomoftoru izraisītajām epiziotijām (kukaiņu saslimšana un nobeigšanās) var likties pat šokējošas. Entomoftorozes kaitēkļu populācijās izplatās ātri un dažreiz aptver ļoti lielas platības. Jau 1869.gadā novērota priežu kaitēkļa Panolis flammea saslimšana ar entomoftorozi. Zinātnieks Bils visā 22 000 ha lielajā silā atradis tikai vienu neinficētu P. flammea kāpuru un trīs kūniņas. Polijā šī priežu kaitēkļa saslimšana ar sēnes Entomophthora aulicae izraisīto entomoftorozi novērota 1927.gadā. Plašā epiziotija aptvērusi 150 000 ha lielu silu. Austrijā un Čehoslovākijā plašas epiziotijas novērotas 1956.gadā.

Latvijā tik plašas epiziotijas nav novērotas. Visplašākā laputu saslimšana tika novērota 1976.–1978.gada vasarā Bauskas rajona saimniecībā «Iecava». Laputu mirstību izraisīja sēne Conidiobolus coronatus. Beigtās laputis varēja atrast siltumnīcās uz gurķiem, tomātiem, neļķēm u.c., kā arī uz puķēm un citiem augiem siltumnīcu tuvumā. Samērā plaša laputu mirstība novērota 1972.gadā Rīgas rajona Plakanciema teritorijā. Tās bija ar C. obscurus inficētās skābeņu laputis Aphis acetosae.

Samērā bieži Latvijā sēne E. muscae izraisa istabas mušu Musca domestica, vēlo kāpostu mušu Delia floralis, dīgstu mušu D. platura, pamušu dzimtu Anthomiidae, Fannidae pārstāvju saslimšanu, inficējot, piemēram, burkānu mušas Psila rosae un ābeļu lapu blusiņas Psylla mali. Uz augiem bieži vien var atrast beigtas laputis, kuru mirstības cēlonis ir C. obscurus, C. thromboides, Entomophthora aphis, E. sphaerosperma, retāk Basidiobolus ranarum u.c (1.attēls). Visbiežāk Latvijā un pārējās Eiropas valstīs entomoftorozes novērotas jūnijā un jūlijā. Vairākās pasaules valstīs (Kanāda, ASV, Japāna, Anglija) ir iegūta pieredze – ja entomoftoras izraisījušas augstu augu kaitēkļu mirstību, nav nepieciešams veikt augu aizsardzības pasākumus.

Entomoftoru dzīves cikls dabā un uz loga rūts

Entomoftoru dzīvības procesi nav šķirami no kukaiņiem un ērcēm. Sēkla dīgst, nonākusi zemē, entomoftoras konidijsporas – pieķērušās kukainim. Lai pieķeršanās būtu labāka, sporu virsma nav gluda, bet grubuļaina, dažkārt ar izaugumiem (2., 3.attēls). Sporu dīglis ieaug kukainī, un tur tad nu notiek sēnes tālākā attīstība. Sēnes micēliju veido hifas un hifālie ķermeņi. Sēnei, attīstības ciklam noslēdzoties, notiek sporu veidošanās. Tas ir laiks, kad barības vielu asimilācijai sēne pilnībā izmantojusi kukaiņu šūnas. Entomoftoras ir tik «gudras», ka veido divējādas sporas: konidijas un dusošās sporas (2., 3.attēls).

Kā tad rodas sporas? Vispirms cauri kukaiņa ķermeņa apvalkam izaug micēlijs, kas veido konidijnesējus, kuru galos veidojas konidijas. Nobriedušās konidijas ar noteiktu spēku atdalās no konidijnesējiem. Konidijas var nokrist uz kukaiņa, augu lapām vai kādas citas vietas kukaiņa tuvumā. Attālums, cik tālu konidijas tiek aizsviestas, var sasniegt pat 2–3 cm. Acīmredzot tādā veidā sēne nodrošina lielākas infekcijas izplatības iespējas. Konidijām ir plāns sporu apvalks, kas nodrošina nepieciešamā mitruma uzņemšanu. Labvēlīgos apstākļos tās tūlīt pēc izveidošanās spēj dīgt un inficēt kukaiņus. Kukaiņa ķermeņa dobumā veidojas dusošās sporas Tās ir sporas ar biezu apvalku, izturīgas pret nelabvēlīgiem vides apstākļiem. Pirms dīgšanas dusošajām sporām jāiziet noteikts miera periods (4.attēls).

Latvijā nereti, it īpaši rudenī, redzamas logu rūtīm pieķērušās beigtas istabas mušas. Ap mušām ir gaišs sarmojums, it kā būtu izbērti smalki mannas putraimiņi (5.attēls). Tās ir sēnes Entomophthora muscae inficētās mušas, ap tām – izmestās konidijsporas. Konidijas ir galvenais entomoftoru infekciju izraisītājs. Retāk inficē hifālie ķermeņi, dusošās sporas. Tās nodrošina ilglaicīgu entomoftoru saglabāšanos dabā nelabvēlīgos apstākļos.

Entomoftoru sugas var atšķirties pēc iedarbības spektra. Samērā plašs tas ir sēnes C. obscurus Latvijas izolātam. Tas var inficēt 11 laputu sugas un parastās tīklērces Tetranychus urticae ābeļu lapu blusiņas. Izolāts uzrādījis augstu patogenitāti (spēju inficēt) Latvijas apstākļiem neraksturīgā vidē Krievijā, Ukrainā, Uzbekistānā. Uzbekistānā sēne izraisīja gandrīz 100% kokvilnas laputu mirstību kokvilnas laukā. Vairākas entomoftoru sugas iespējams kultivēt mākslīgās barotnēs, žāvēt un uzglabāt.

Entomoftoru spora – šūna ar noteiktu struktūru un bioķīmisko sastāvu

Entomoftoru sporā kā jau ikvienā šūnā ir viens vai vairāki kodoli (atkarībā no sugas). Tur parādās polisaharīdi, lipīdi, metahromatīna granulas u.c. Sporas no ārējās vides aizsargā apvalks. Dusošo sporu biezais apvalks gaismas mikroskopā izskatās maldinoši viendabīgs. Tikai elektronmikroskopā atklājas tā sarežģītā struktūra (6.attēls). Dusošo sporu nobriešanas laikā to struktūrā un sastāvā notiek būtiskas izmaiņas, kas nodrošina sporu saglabāšanos anabiozē.

Entomoftorās ir līdz 30% olbaltumvielu. Tās satur dzīvības procesos tik nozīmīgās aminoskābes. Sēnēs C. obscurus un C. thromboides ir 16 aminoskābes, t.sk. lizīns, treonīns, glutamīns, valīns, leicīns, tirozīns u.c. Tās bagātas ar polisaharīdiem, galvenokārt glikogēnu. Entomoftorās var būt līdz 45% tauku. Īpaši bagātas ar taukiem ir nobriedušas dusošās sporas, kur tauku piliens var aizņemt 20% no sporas apjoma. Visvairāk sporā ir neitrālo tauku. Un tā nav nejaušība, jo tiem ir būtiska nozīme sporas dzīvības procesos. Entomoftoras satur 11 taukskābes, nozīmīgākās ir oleīnskābe, palmatīnskābe.

Entomoftoru biomasā ir līdz 55% oglekļa, līdz 49% skābekļa, līdz 8,5% ūdeņraža un līdz 8% slāpekļa. Neorganiskās vielas ir kā sāļi vai savienojumos ar organiskajām vielām. Sāļu daudzums sausā biomasā sastāda 0,84–5,0%. Entomoftoru biomasā konstatēti gan makroelementi, gan mikroelementi, piemēram: dzelzs, magnijs, kalcijs, cinks, varš, kobalts u.c. Entomoftoru bioķīmiskais sastāvs galvenokārt atkarīgs no sēnes sugas un barības vielām.

Fermenti – entomoftoru dzīvības procesu nodrošinātāji

Entomoftoras līdzīgi visiem dzīviem organismiem ir kā sarežģītas, pašregulējošas ķīmiskās laboratorijas. Dzīvības procesi saistās ar sarežģītiem ķīmiskiem procesiem, kurus regulē specifiski fermenti. Tieši fermentatīvā aktivitāte nosaka entomoftoru sugu atšķirīgo spēju inficēt augu kaitēkļus, infekcijas procesa intensitāti, kā arī to spēju izmantot dažāda sastāva barotnes.

Infekcijas procesa nodrošināšanā kā pirmie darbojas tie fermenti, t.sk. hitināze, kas palīdz sēnei izšķīdināt kukaiņu un ērču ķermeņa apvalku. Tā ir galvenā mehāniskā barjera, kas sēnei jāpārvar, ieaugot kukainī vai ērcē. Tālāk sēnes attīstībai nepieciešamo barības vielu iegūšanu nodrošina galvenokārt proteolītiskie un lipolītiskie fermenti, sašķeļot olbaltumvielas un lipīdus entomoftorām izmantojamos savienojumos.

Atsevišķas entomoftoru sugas cita no citas ļoti atšķiras ar savu proteolītisko un lipolītisko aktivitāti. Visaugstākā tā ir sēnei C. coronatus, viszemākā no deviņām LU Bioloģijas institūtā pētītajām sugām – sēnei E. sphaerosperma.

Pētījumi «ar bārdu»

Tāda frāze par Latvijā kādreiz tik plaši veiktajiem pētījumiem (no 1969. līdz 1988.gadam) izskanēja kādā konferencē. Jo, lūk, neesot augu aizsardzības preparāta. Jā, bija tāds laiks, kad dzināmies pēc preparātiem, ievedām jenotus, latvāņus. Taču – kā savulaik ir teicis kāds gudrais – muļķis ir tas, kas kāpj uz kuģa bez kompasa. Nu nevar uzfabricēt preparātu, nezinot dabā populācijas limitējošos mijiedarbības procesus, nezinot patogēna bioloģiskās īpašības. Vēl jāuzsver, ka integrētajā augu aizsardzībā, kas atzīta visā pasaulē, lielu uzmanību pievērš ne tikai augu aizsardzības paņēmieniem, bet arī augu kaitēkļus samazinošai bioloģiskai daudzveidībai dabā. Tas ir nozīmīgs dabas resurss. Latvijā nepietiekami atzīts un līdz ar to arī apzināts. Entomopatogēnie mikroorganismi ir nozīmīgs augu aizsardzības potenciāls.

Entomoftoru spēja izraisīt ļoti augstu augu kaitēkļu mirstību un plašās epiziotijas ir viens no iemesliem, kāpēc pētījumi par tām pēdējos gados vēršas plašumā. Pasaule ir sapratusi, ka tās ir nozīmīgs dabas resurss. Latvija ir viena no nedaudzajām valstīm, kur pētījumi par entomoftorām un to iedarbības mehānismu veikti šūnu līmenī. Veikto darbu atzinīgi novērtējuši ārzemju zinātnieki, un no 2000.gada LU Bioloģijas institūts ir iesaistīts starptautiskajā projektā COST Action–842 «Biological Control of Pest Insect and Mites, with special Reference to Entomophthorales».

Ko varam secināt?

  • Entomoftoras ir nozīmīgs augu aizsardzības resurss biocenozēs.
  • Nepieciešams apzināt potenciālo augu aizsardzības komponentu bioloģiskās īpašības, tā izraisītos mijiedarbības procesus kaitēkļu populācijās.
  • Bez pietiekamas patogēna izpētes nav iespējama kvalitatīva biopreparāta izstrāde.

Nobeigumā – speciāli oponentiem: LU Bioloģijas institūta zinātnieki vienmēr ir turējušies pie uzskata – pirms ķerties pie biopreparātu izstrādes, ir jāizpēta iedarbības mehānisms, iedarbības spektrs, patogēna bioloģiskās īpašības utt., šim nolūkam izmantojot arī citoloģiskās, citoķīmiskās, molekulāri bioloģiskās metodes. Tieši pētījumi šūnas līmenī nodrošina praktisko izstrāžu kvalitāti. Tas ir gan sarežģīti, gan darbietilpīgi. Toties, kā rāda prakse, institūtā izstrādātie augu aizsardzības pasākumi tiek izmantoti joprojām un nenodara kaitējumu cilvēka veselībai un videi.

LU Bioloģijas institūta vad. pētniece,
Dr. biol. Zigrīda Čudare

Publicēts 2004.gada maijā.

Atbildēt