Potentiel de lutte biologique des isolats indigènes de Beauveria bassiana contre la chrysomèle du cotonnier Spodoptera litura (Fabricius)

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 8331 (2023) Citer cet article

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Le champignon entomopathogène (EPF), Beauveria bassiana, est signalé comme l'agent de lutte biologique le plus puissant contre un large éventail de familles d'insectes. Cette étude visait à isoler et à caractériser le B. bassiana indigène de divers habitats du sol au Bangladesh et à évaluer la bio-efficacité de ces isolats contre un important insecte ravageur des légumes, Spodoptera litura. Sept isolats provenant de sols bangladais ont été caractérisés comme B. bassiana à l'aide d'une analyse génomique. Parmi les isolats, TGS2.3 a montré le taux de mortalité le plus élevé (82 %) contre les larves de 2e stade de S. litura à 7 jours après le traitement (DAT). Cet isolat a été soumis à un bioessai supplémentaire contre différents stades de S. litura et a révélé que TGS2.3 induisait 81, 57, 94, 84, 75, 65 et 57 % de mortalité globale à l'œuf, néonatal 1er, 2e, 3e, 4e et 5e les larves de stade, respectivement, plus de 7 DAT. Fait intéressant, le traitement avec l'isolat de B. bassiana TGS2.3 a entraîné des déformations des pupes et des adultes ainsi qu'une diminution de l'émergence des adultes de S. litura. Pris ensemble, nos résultats suggèrent qu'un isolat natif de B. bassiana TGS2.3 est un agent de lutte biologique potentiel contre l'insecte ravageur destructeur S. litura. Cependant, d'autres études sont nécessaires pour évaluer la bio-efficacité de cet isolat indigène prometteur dans des conditions de plantation et de terrain.

La réduction des pertes de récoltes dues aux insectes devient un défi majeur pour la production alimentaire mondiale. En raison de préoccupations concernant leur impact sur la santé humaine, l'environnement et la chaîne alimentaire, bon nombre des insecticides chimiques les plus anciens et les moins coûteux ne sont plus homologués1. De nouvelles technologies telles que des produits chimiques coûteux et plus sélectifs et la modification génétique sont utilisées, mais cette pression de sélection accrue accélère l'évolution de la résistance chez les insectes nuisibles. L'agriculture mondiale a un besoin urgent de techniques de lutte antiparasitaire plus respectueuses de l'environnement.

La chenille du tabac, Spodoptera litura (Fabricius) (Lepidoptera : Noctuidae), est l'un des ravageurs les plus dévastateurs de 120 plantes cultivées, dont le chou-fleur, l'arachide, le coton, l'oignon, la tomate, l'aubergine, le navet et le chou2. Chaque année, il passe par cinq à six générations qui se chevauchent et, s'il n'est pas traité rapidement, il peut entraîner des pertes de récoltes importantes pouvant aller jusqu'à la destruction complète3. Les insecticides sont la méthode la plus souvent utilisée pour contrôler ce problème. Bien que cela soit efficace pour réduire les populations de ravageurs à court terme, une exposition à long terme aux insecticides peut amener S. litura à développer les problèmes des 3 R, à savoir la résistance, la résurgence des insectes et les résidus sur les cultures, comme les autres membres de Noctuidae4. De plus, l'utilisation de pesticides entraîne des déséquilibres écologiques en détruisant les organismes non ciblés et leurs ennemis naturels, parasites et prédateurs. L'inquiétude croissante du public concernant les risques écologiques et sanitaires potentiels des pesticides synthétiques a déplacé l'orientation de la recherche vers des méthodes plus respectueuses de l'environnement pour lutter contre les insectes nuisibles5.

Les champignons pathogènes ou entomopathogènes (EFP) (Fungi : Ascomycota, Ordre : Hypocreales) provoquent des maladies chez les insectes. Ces entomopathogènes sont utilisés comme agents de lutte biologique, ou « biopesticides », pour la lutte contre les insectes ravageurs6. Ils offrent une alternative aux insecticides chimiques pour protéger les cultures7 et réduire les impacts environnementaux néfastes des insecticides chimiques8. Un nombre croissant de produits à base d'EPF sont enregistrés comme insecticides et utilisés dans les pays développés et en développement comme les États-Unis d'Amérique, le Royaume-Uni, l'Australie, le Canada, la Chine, l'Inde, etc.8.

Parmi les membres du genre Hypocreales, Lecanicillium sp., Beauveria sp. et Metarhizium sp. ont été efficacement utilisés pour lutter contre les pucerons, les larves de lépidoptères et d'autres ravageurs9. Parmi eux, Beauveria bassiana (Balsamo) Vuillemin est responsable de la maladie de la muscardine blanche chez une variété d'insectes. Beauveria infecte l'insecte en dégradant la cuticule de l'hôte à l'aide de forces mécaniques et chimiques, particulièrement avantageuses dans la lutte antiparasitaire car l'ingestion directe de propagules fongiques n'est pas nécessaire aux insectes, devenant ainsi également active contre les stades non alimentaires des insectes10. De plus, parmi les mycotoxines hexadepsipeptides cycliques produites par les différentes EPF, la beauvéricine, produite par B. bassiana, a montré les propriétés larvicides les plus efficaces11.

Comme les autres Hypocreales, les espèces de Beauveria présentent des stades de vie pléomorphes. Ils sont souvent décrits comme des champignons cryptiques, c'est-à-dire que les caractéristiques morphologiques sont modifiées en réponse à l'environnement, et ainsi la description morphologique ne parvient pas à clarifier leur systématique au niveau de l'espèce12. De nos jours, les chercheurs utilisent des techniques moléculaires basées sur la réaction en chaîne par polymérase (PCR) pour reconstruire la phylogénie de Beauveria afin d'identifier avec précision les espèces de Beauveria. Parmi les marqueurs moléculaires, la région de l'espaceur transcrit interne (ITS) de l'ADNr est considérée comme un code-barres universel pour l'identification des champignons13. Mais dans le cas d'Hypocreales, l'analyse ITS a produit une faible résolution dans de nombreux cas et n'a pas réussi à résoudre la phylogénie de Beauveria14. Des marqueurs génomiques supplémentaires comme le facteur d'élongation de la traduction-1α (TEF) sont nécessaires pour que la détermination au niveau de l'espèce de Beauveria soit effectuée correctement14.

Bien que B. bassiana ait montré un large spectre de pathogénicité contre un large éventail d'insectes, sa bio-efficacité dépend de la source d'isolement et des stades de vie des stades cibles. Les problèmes de résistance et de résurgence des insecticides peuvent être résolus efficacement en contrôlant les insectes nuisibles avec des isolats locaux de champignons15. Ces isolats natifs ont également des capacités de survie et de persistance plus élevées dans les conditions environnementales locales16. Dans les lignes directrices de l'agriculture de conservation, il est également important d'isoler les bioagents indigènes potentiels pour prévenir la contamination par les biopesticides importés. De plus, la pathogénicité de l'agent de lutte biologique diffère selon les différents stades de vie de l'insecte cible17. L'identification du stade le plus suspect des insectes contre l'inoculum fongique augmente la bio-efficacité des stratégies de lutte biologique dans les conditions de terrain. Par conséquent, la présente enquête a été menée pour isoler et caractériser moléculairement les isolats indigènes de Beauveria et tester leur bio-efficacité contre différents stades de la vie de S. litura.

Parmi les isolats fongiques isolés sur milieu sélectif, sept isolats présentaient des caractéristiques de la morphologie des espèces de Beuaveria. Les colonies fongiques uniques des isolats étaient de couleur blanche, rondes, légèrement surélevées avec un aspect poudreux et légèrement duveteuses avec des anneaux circulaires. Les conidies étaient hyalines et rondes. Les conidiophores unicellulaires étaient courts, densément regroupés et hyalins (Fig. 1).

Caractéristiques morphologiques d'un isolat représentatif de Beauveria TGS2.3. (a) Culture de 15 jours, (b) Conidiophore avec conidies.

Les ensembles de données de séquence partielle de l'ITS et du TEF ont été traités et analysés individuellement via le logiciel Geneious V.11, et les numéros d'accession ont été obtenus auprès du NCBI (tableau 1). Les données génomiques ITS et TEF de sept isolats isolés de Beauveria ont montré une similitude BLAST, avec de nombreuses références à B. bassiana dans les résultats de recherche BLAST dans la base de données NCBI. L'arbre phylogénétique à maximum de vraisemblance reconstruit de l'ensemble de données ITS a montré que les sept isolats morphologiquement caractéristiques étaient regroupés avec l'isolat de référence B. bassiana avec une valeur de support bootstrap modérée (60%) (Fig. 2). De plus, un arbre construit avec l'ensemble de données TEF a montré le support maximal (100%) pour le clade contenant des isolats isolés de Beauveria et des références à B. bassiana (Fig. 3). Ainsi, les ensembles de données ITS et TEF ont confirmé que les souches isolées étaient B. bassiana.

Arbre phylogénétique à vraisemblance maximale de l'ensemble de données ITS de 1000 réplications bootstrap dans le modèle GTR-GAMMA.

Arbre phylogénétique à vraisemblance maximale de l'ensemble de données TEF de 1000 répliques bootstrap dans le modèle GTR-GAMMA.

La croissance mycélienne moyenne globale a révélé que l'isolat fongique TGS2.3 (388,27 ± 10,29 mg/100 mL) présentait la production de biomasse la plus élevée, et la croissance la plus faible a été observée dans TGS1.2 (208,8 ± 8,03 mg/100 mL) (Fig. 4 ).

Production de biomasse des isolats de B. bassiana dans un bouillon liquide SDA. Les valeurs (moyennes ± ET) avec une ou plusieurs lettres alphabétiques différentes montrent des différences statistiquement significatives (lsd, p < 0,05).

Sept jours après l'infection du 2e stade larvaire par sept isolats de B. bassiana ont révélé que TGS2.3 avait les taux de mortalité les plus élevés (81,72 ± 2,15 %) suivi de TGS2.1 (72,40 ± 3,46 %), BeauD1 (61,29 ± 1,08 %) , BeauA1 (51,61 ± 2,15 %), KSS1.1 (49,46 ± 4,69 %), TGS1.2 (46,59 ± 2,71 %) et KSS2.2 (43,73 ± 3,78 %) (Fig. 5).

Taux de mortalité des larves de 2e stade de S. litura traitées avec des isolats de Beauveria. Les valeurs (moyennes ± ET) avec une lettre alphabétique différente montrent des différences statistiquement significatives (lsd, p < 0,05).

Les résultats impliquaient que la mort des larves de 2e stade de S. litura traitées avec TGS2.3 et TGS2.1 s'est produite principalement au cours des deux premiers jours d'infection, en particulier le premier jour pour TGS2.3. La mortalité a été causée plus progressivement du premier au septième jour par les autres isolats de Beauveria, à savoir. BeauA1, BeauD1, KSS1.1, KSS1.2, KSS2.2 et TGS1.2 (Fig. 6).

Taux de mortalité cumulés de S. litura traités avec des isolats de B. bassiana pendant 7 jours.

Comme le premier jour était celui où le plus de décès s'est produit, les résultats ont été analysés statistiquement pour déterminer quels isolats induisaient la mortalité la plus élevée au premier jour (causant une mortalité élevée dans les 24 h suivant l'infection). Les échantillons infectés par TGS2.3 (56,67 ± 7,02 %) présentaient la mortalité au premier jour la plus élevée, suivis par TGS2.1 (43,33 ± 3,51 %) (Fig. 7).

Mortalité au premier jour des larves de 2e stade de S. litura traitées avec des isolats de B. bassiana. Les valeurs (moyennes ± ET) avec une ou plusieurs lettres alphabétiques différentes montrent des différences statistiquement significatives (lsd, p < 0,05).

L'éclosion des œufs a été considérablement réduite dans les œufs traités au TGS2.3 par rapport au témoin. L'isolat TGS2.3 a induit une mortalité des œufs de 81,25 ± 2,75%, alors que chez le témoin, elle était de 18,5 ± 2,65% (Fig. 8). Les données post-traitement à 7 jours ont également révélé que TGS2.3 induisait 57, 25 ± 6, 34% de mortalité larvaire néonatale, alors que chez le témoin, elle était de 8, 25 ± 2, 63% (Fig. 9).

Mortalité des œufs de S. litura infectés par l'isolat de B. bassiana TGS2.3. Les valeurs (moyennes ± ET) avec une lettre alphabétique différente montrent des différences statistiquement significatives (lsd, p < 0,05).

Mortalité des larves au stade nouveau-né traitées avec TGS2.3 au stade de l'œuf. Les valeurs (moyennes ± ET) avec une lettre alphabétique différente montrent des différences statistiquement significatives (lsd, p < 0,05).

Les larves traitées avec l'isolat TGS2.3 ont succombé à une infection fongique et ont montré des taux de mortalité différents à différents stades larvaires. La mortalité la plus élevée a été enregistrée chez les larves de 1er stade (94,45 ± 4,60%) et la plus faible chez les larves de 5ème stade (56,56 ± 2,07%). Les taux de mortalité chez les larves de stade 3 et 4 étaient statistiquement similaires (Fig. 10).

Taux de mortalité des différents stades larvaires de S. litura traités avec l'isolat de B. bassiana TGS2.3. Les valeurs (moyennes ± ET) avec une ou plusieurs lettres alphabétiques différentes montrent des différences statistiquement significatives (lsd, p < 0,05).

La mortalité cumulée sur 7 jours démontre que les larves de 1er stade avaient la mortalité la plus élevée au premier jour, qui a progressivement augmenté jusqu'au 4ème jour. La mort des larves de 2e stade a commencé le premier jour et a ensuite augmenté jusqu'au cinquième jour. Les larves du 3e stade ne meurent qu'au 3e jour et le taux de mortalité progresse jusqu'au 6e jour. La mort des larves aux 4e et 5e stades s'est produite le 4e jour et a ensuite augmenté jusqu'au 7e jour (Fig. 11). Dans l'ensemble, la mortalité à différents moments a révélé que tous les stades larvaires de S. litura étaient sensibles au champignon TGS2.3.

Mortalité cumulée de différents stades larvaires de S. litura traités avec l'isolat de B. bassiana TGS2.3.

La mobilité des larves infectées était réduite. Les larves étaient raides et rigides après leur mort. Dans les deux jours suivant la mort, les larves décédées ont commencé à produire du mycélium. (Fig. 12). L'infection à B. bassiana a été vérifiée par les lames préparées à partir de la croissance de ce champignon. Par rapport aux larves témoins, B. bassiana a eu un impact négatif sur l'émergence des adultes des 2e, 3e, 4e et 5e stades. Un plus petit nombre d'adultes (7, 11 à 37, 94%) a émergé des larves traitées par le champignon que des larves témoins (94%) (Fig. 13).

Cadavre larvaire de S. litura mycosé par B. bassiana isoler TGS2.3.

Émergence adulte de larves de S. litura due au traitement avec l'isolat de B. bassiana TGS2.3. Les valeurs (moyennes ± ET) avec une lettre alphabétique différente montrent des différences statistiquement significatives (lsd, p < 0,05).

L'infection fongique a causé un large éventail d'anomalies. Lorsque certaines des larves traitées ont mué en pupes, elles ne se sont pas entièrement détachées de l'exuvium (Fig. 14). Certaines pupes n'avaient pas de cuticule complètement développée. Lorsque les larves du 2e stade ont été traitées avec B. bassiana, elles présentaient 9,33 ± 2,08% de malformations nymphales. De même, la déformation nymphale était de 7,67 ± 1,53, 10 ± 2 et 6,67 ± 1,53 pour cent en raison du traitement des larves des 3e, 4e et 5e stades, respectivement (Fig. 15). Les adultes développés à partir de larves infectées par le champignon présentaient de 3,67 à 10 % de déformations (Fig. 16) avec des ailes repliées et non développées (Fig. 17). Le groupe de contrôle, cependant, n'a montré aucune déformation.

Adulte non détaché de l'exuvium.

Déformation nymphale des larves de S. litura due au traitement avec l'isolat de B. bassiana TGS2.3. Aucune différence statistiquement significative n'a été observée entre les valeurs (moyennes ± ET) (lsd, p < 0,05).

Difformité adulte des larves de S. litura due au traitement avec l'isolat de B. bassiana TGS2.3. Les valeurs (moyennes ± ET) avec une lettre alphabétique différente montrent des différences statistiquement significatives (lsd, p < 0,05).

(a) Pupes normales, (b) Pupes déformées, (c) Adulte normal, (d) Adulte déformé.

La chenille du tabac (S. litura) est l'un des ravageurs les plus dévastateurs de diverses cultures. Les insecticides sont la méthode la plus couramment utilisée pour contrôler ce problème. L'utilisation de pesticides entraîne des déséquilibres écologiques en détruisant les organismes non ciblés et leurs ennemis naturels, parasites et prédateurs. L'inquiétude croissante du public concernant les risques potentiels pour l'environnement et la santé des pesticides synthétiques a déplacé l'attention de la recherche vers des méthodes plus respectueuses de l'environnement. Parmi eux, B. bassiana provoque la maladie de la muscardine blanche chez un large éventail d'insectes. Les problèmes de résistance et de résurgence des insecticides peuvent être résolus efficacement en contrôlant les insectes nuisibles avec des isolats locaux de champignons et en ciblant des stades plus suspects d'insectes.

Dans cette étude, sept isolats de B. bassiana ont été isolés à partir d'échantillons de sol et signalés pour la première fois au Bangladesh en tant qu'isolats locaux. La morphologie décrite par les études précédentes5,18.était similaire à celle de nos sept isolats. La phylogénie ITS a produit une valeur de support modérée pour ces sept isolats, ce qui a confirmé l'insuffisance de l'analyse ITS qui avait été précédemment rapportée1,14,19. Cependant, l'ITS pourrait être utilisé pour le dépistage rapide d'un large éventail d'isolats de terrain en raison de son efficacité d'amplification par PCR20,21,22 et de la disponibilité de données de référence23. Une analyse moléculaire plus poussée avec des données TEF a soutenu très fortement la position phylogénétique de sept isolats dans le clade B. bassiana et a prouvé son efficacité dans la résolution des phylogénies pour les champignons Hypocreales1,14,19.

Pour trouver le meilleur isolat de B. bassiana pathogène pour les insectes, la mortalité globale et quotidienne des larves de 2e stade a été étudiée pour déterminer la mortalité induite par chaque isolat fongique. Le taux de mortalité le plus élevé a été induit par l'isolat TGS2.3 de B. bassiana et pourrait être dû à des propriétés pathogènes d'insectes plus élevées telles que l'adhésion des conidies, le taux de germination, les conditions de croissance ou la production d'enzymes ou de métabolites secondaires. La toute première étape de l'infection fongique est l'attachement des conidies, et la force de l'attachement des conidies est un indicateur crucial de la virulence d'un champignon entomopathogène. La fixation des cellules fongiques à la cuticule peut impliquer des récepteurs-ligands spécifiques et/ou des mécanismes hydrophobes et électrostatiques non spécifiques24,25,26. Si la force d'adhérence de l'EPF est affaiblie, cela pourrait entraîner le lessivage des conidies de l'hôte, empêchant ainsi l'infection27. La fluctuation de virulence entre différents isolats de B. bassiana peut être due à leurs différents niveaux de nature hydrophobe ou à leur biochimie.

La synthèse de métabolites secondaires pourrait permettre à l'EPF de passer outre les défenses immunologiques des insectes et d'accélérer la mycose6. Selon certaines recherches, EPF B. bassiana crée des métabolites secondaires spécifiques à l'hôte qui, à de faibles quantités, peuvent entraîner une mortalité de 50 %11,28. La souche TGS2.3, qui a montré le taux de mortalité des insectes le plus élevé, peut produire des composés biologiquement actifs ayant une activité insecticide contre S. liturta. Une enquête plus approfondie est nécessaire pour déterminer les composés bioactifs produits par l'isolat de B. bassiana TGS2.3. L'étude et la production de ces composés peuvent ouvrir de nouvelles possibilités de lutte contre les ravageurs envahissants des cultures.

Les paramètres, tels que la germination des conidies et la production d'enzymes hydrolytiques sont associés à la virulence de l'EPF21,29,30,31. Un taux de germination plus rapide s'est avéré montrer une virulence plus élevée chez B. bassiana29. La mortalité au premier jour de TGS2.3 était la plus élevée parmi tous les isolats, ce qui suggère que TGS2.3 a un taux de germination plus élevé. Des enzymes hydrolytiques telles que la protéase, la chitinase et la lipase sont sécrétées par l'EPF pour dégrader la cuticule des espèces hôtes afin de les infecter32. Une activité enzymatique plus élevée peut être l'une des raisons de la virulence plus élevée de TGS2.3. Une enquête plus approfondie est nécessaire pour vérifier ces hypothèses pour notre candidat Beauveria très performant, TGS2.3.

L'immobilité des œufs est la principale raison de la vulnérabilité des insectes aux infections microbiennes33. Les besoins en nutriments d'un œuf pour se développer en un nouveau-né sont excessifs et ils sont fortement ciblés par les microbes pathogènes à ce stade34. Cette étude a montré que les œufs de S. litura étaient très sensibles au TGS2.3. Des résultats similaires ont été trouvés dans des études antérieures où B. bassiana induisait la mortalité des œufs chez S. frugiperda35,36 et Phthorimaea operculella37. L'isolat TGS2.3 a également induit une mortalité chez les larves de nouveau-nés, ce qui est similaire à une autre étude menée par Idrees et al.17.

La mortalité des larves était la plus élevée au 1er stade et elle diminuait progressivement avec l'avancement de chaque stade. Les larves de 1er stade ont connu une mortalité 38% plus élevée que les larves de 5ème stade. Cela indique la diminution de la sensibilité des larves avec l'âge. Shweta et Simon38 ont utilisé B. bassiana contre S. litura Fab. (Tobacco Caterpillar) dans laquelle les larves des 1er et 2ème stades ont montré une mortalité plus élevée que les stades ultérieurs. Ces variations de mortalité entre les différents stades pourraient être attribuées à l'activité enzymatique. Selon différentes études, l'activité enzymatique de détoxification change de manière significative à travers et au sein des stades de développement. L'activité est modeste au stade de l'œuf, augmente à chaque stade larvaire ou nymphal et finit par diminuer jusqu'à zéro pendant la nymphose39,40.

L'isolat EPF TGS2.3 a démontré une sous-létalité au cours des stades de vie de S. litura. Des déformations des pupes et des adultes ont été produites à la suite de l'infection fongique au stade larvaire. Les larves ont été incapables de se transformer adéquatement en pupes. La mue des insectes aurait été entravée par B. bassiana41. Étant donné que le développement de nouvelles cuticules pendant le processus de mue dépend fortement des nutriments, n'importe quelle étape du processus peut être affectée en cas de déséquilibre nutritionnel dans l'hémolymphe causé par une infection fongique. Cette sous-létalité de l'isolat de B. bassiana TGS2.3 suggère une influence sous-létale relativement prolongée des champignons sur S.litura, ce qui peut réduire plus efficacement les populations de S.litura en plus de la mortalité directe.

En résumé, cette étude a révélé que l'isolat le plus puissant, TGS2.3, était efficace contre l'éclosion des œufs et tous les stades des chenilles de S. litura et a suggéré que cet isolat fongique pourrait être utilisé pour cibler à la fois les stades d'éclosion et d'alimentation de cette cible. insecte. Parallèlement, les premiers stades du développement larvaire de S. litura étaient plus sensibles aux infections fongiques. Les effets sublétaux ont également démontré qu'une fois exposé à un entomopathogène, l'isolat de B. bassiana TGS2.3 a la capacité de tuer les insectes à n'importe quel stade de la vie descendante de l'insecte et de réduire l'émergence des adultes. Cette étude justifie une évaluation plus approfondie in planta dans des conditions de laboratoire et de terrain pour évaluer avec précision la bio-efficacité des isolats indigènes de B. bassiana. Cependant, les résultats de cette recherche ont permis de développer des techniques alternatives de lutte contre les ravageurs de S. litura ainsi que de limiter l'utilisation de pesticides synthétiques, minimisant ainsi leurs effets néfastes sur l'écosystème.

Des échantillons de sol ont été prélevés dans la forêt de Bhawal Sal et dans des champs agricoles à Gazipur, au Bangladesh. Pour construire l'échantillon composite, cinq échantillons de sol différents pesant au total 250 à 300 g ont été mélangés à une profondeur de 10 à 15 cm à l'aide d'un échantillonneur de sol. Jusqu'à ce qu'ils soient tous étudiés, les échantillons de sol ont été conservés dans des sacs zip-lock distincts avec des étiquettes et maintenus à 4 °C dans une chambre froide.

Une suspension de sol contenant cinq grammes de sol et 50 ml de Tween 80 à 0, 1% a été préparée dans un tube en plastique à bouchon vissé et incubée à température ambiante pendant 3 h après avoir été tamisée à travers un tamis de 5 mm. Cinq inversions de chaque tube ont été effectuées à des intervalles de 30 min. Les tubes ont été conservés pendant 20 s après incubation pour permettre la sédimentation, et 100 µL de surnageant de chaque tube ont été étalés sur une boîte de Petri avec du milieu Sabouraud dextrose agar (SDA) (peptone 10 g/L, agar 10 g/L, dextrose 40 g/L et CTAB 60 mg/L). Pour éviter la contamination bactérienne, de la streptomycine (30 mg/L) a également été ajoutée. Après l'inoculation, toutes les boîtes ont subi une période d'incubation de deux semaines à 22°C. Tous les 2 à 3 jours, les plaques ont été vérifiées pour le développement reconnaissable, épais et compact de mycélium blanc. Des isolats de type Hypocreales ont été isolés et sous-cultivés.

Les structures végétatives et reproductives des colonies fongiques sur SDA ont été examinées au microscope immédiatement après la sporulation. De la partie la plus externe de la colonie fongique, de petites plaques ont été transférées sur des lames de verre et inspectées sous un microscope optique composé.

Sur des plaques de gélose SDA sans antibiotiques, les isolats fongiques ont été sous-cultivés pour l'isolement et le séquençage de l'ADN. La procédure décrite par Islam1 a été utilisée pour extraire l'ADN.

En bref, un petit morceau de mycélium fongique d'une culture de 7 jours a été placé dans un tube Eppendorf, écrasé avec un pilon en plastique stérile, puis mis en suspension dans 1 ml de tampon de lyse (Tris-HCl 400 mM, pH 8,0, 60 mM EDTA, 150 mM NaCl et 1 % SDS), qui a ensuite été incubé à 50 °C pendant 1 h dans un bloc chauffant. Un volume de 150 μL de tampon de précipitation (acétate de potassium 5 M, 60,0 mL; acide acétique glacial, 11,5 mL; eau distillée, 28,5 mL) a été ajouté dans le tube et vortexé brièvement, puis incubé sur de la glace pendant 5 min. Le surnageant de la centrifugation a été transféré dans un nouveau tube avec 500 ml d'isopropanol pour précipiter l'ADN. Après centrifugation à 18 000 rcf pendant 20 min, le culot d'ADN a été récupéré et lavé avec 1 mL d'éthanol à 70 %. Après avoir été séché à l'air pendant dix minutes, le culot d'ADN a été dissous dans 100 µL de tampon Tris-EDTA (TE). Dans une nanogoutte, la pureté de l'ADN a été examinée. La réaction en chaîne par polymérase (PCR) a été utilisée pour amplifier la région ITS en utilisant les amorces ITS1F : CTTGTCATTTAGAGGAAGTAA et ITS4R : TCCTCCGCTTATTGATATGC conformément au profil : dénaturation à 90 °C pendant 2 min, puis 35 cycles de dénaturation à 95 °C pendant 30 secondes , recuit à 55 °C pendant 30 secondes, extension à 72 °C pendant 1 min, et enfin extension à 72 °C pendant 15 min1. La région 5′-TEF a été amplifiée à l'aide de EF1TF (5′-ATGGGTAAGGARGACAAGAC) et EF2TR (5′-GGAAGTACCAGTGATCATGTT) après que le profil a subi une dénaturation initiale à 94 ° C pendant 5 min, suivie de 35 cycles à 94 ° C pendant 40 s , 65 °C pendant 40 s, 72 °C pendant 2 min et une extension finale à 72 °C pendant 10 min19. Le produit de PCR a été soumis à une électrophorèse dans de l'agarose à 1 % dans un tampon 1 × TBE à 120 V avec une coloration d'acide nucléique GelRed et photographié avec un imageur moléculaire sous lumière UV. Pour le séquençage, les produits de PCR ont été envoyés à Macrogen, Corée.

Les données de séquençage Sanger des isolats fongiques ont été produites et une recherche BLAST sur la base de données du National Center for Biotechnology Information (NCBI) a été effectuée. Les ensembles de données de séquence partielle de l'ITS et du TEF ont été soumis au NCBI pour obtenir le numéro d'accès. Les séquences correspondaient aux séquences génomiques de référence obtenues auprès du NCBI. Le plug-in MAFT de Geneious V.11 a été utilisé pour plusieurs alignements, et l'alignement final a été corrigé manuellement. Les arbres phylogénétiques ont été développés par analyse de vraisemblance maximale pour les ensembles de données à l'aide du plug-in Geneious V.11 RAxML en utilisant un bootstrap rapide et en recherchant l'arbre ML le mieux noté à partir de 1000 répliques bootstrap dans le modèle GTR-GAMMA.

Des œufs de S. litura ont été obtenus à partir de la culture existante à la Division d'entomologie, Institut de recherche agricole du Bangladesh (BARI), Gazipur, Bangladesh. Des larves homogènes ont été obtenues à partir d'œufs éclos le même jour. Les larves ont été cultivées dans des boîtes en plastique stériles contenant des morceaux de gombo désinfectés avec de l'hypochlorite de sodium à 0,5 % (v/v) pendant 10 min, maintenus à 25 ± 2 °C et 65 ± 5 % RH42.

Le milieu Sabouraud's Dextrose Agar (SDA) a été utilisé dans cette étude. Une culture active de B. bassiana de 10 mm a été placée individuellement au centre de la boîte de Pétri de 60 mm contenant 10 ml de milieu SDA solide43. Les boîtes inoculées ont été incubées à 28 ºC pendant 7 jours. La suspension conidienne des isolats a ensuite été préparée en inondant les boîtes de 10 mL de Tween 80 stérile (0,05 %), la surface de la gélose a été doucement grattée avec des tiges de verre stériles et la suspension a été recueillie dans des béchers stériles de 250 mL. La suspension a ensuite été ajustée à 50 ml et mélangée à l'aide d'un mélangeur à main pour séparer et disperser les conidies, et enfin la densité de conidies a été ajustée à 1,5 × 108 conidies par ml à l'aide d'un hémocytomètre44. Avant l'expérience de dosage biologique, la germination des conidies a été testée sur milieu gélosé SDA.

Un volume de 250 mL de Sabouraud's Dextrose Broth (SDB) a été préparé dans une bouteille Schott de 500 mL, et le pH final a été ajusté à 6,5. Les bouillons liquides ont ensuite été inoculés avec un disque de culture de 10 mm du champignon. Trois répétitions ont été maintenues pour tous les isolats de B. bassiana. L'ensemble de la configuration a été conservé dans un incubateur agitateur à une température de 25 ° C à 120 tr / min pendant 10 jours. Une croissance de type boule de coton blanc a été observée après 7 jours. Les mycéliums ont ensuite été filtrés à travers un papier filtre pré-pesé et séchés dans un four à air chaud à 70°C jusqu'à obtention d'un poids constant. Cela a révélé la capacité de production de biomasse de tous les isolats fongiques 43.

Des masses d'œufs fraîchement pondus âgés de 1 à 2 jours ont été collectées et comptées au microscope à dissection. Un lot de 50 œufs a été séparé à l'aide d'une brosse à cheveux et transféré dans une boîte de Pétri. Un volume de 10 mL de suspension de conidies (1,5 × 108 conidies/mL) a été préparé en utilisant 0,05 % de Tween 80. La suspension a ensuite été pulvérisée sur les masses d'œufs. Pour le contrôle, seul le Tween 80 a été utilisé. Chaque traitement a été répété quatre fois. 7 jours après le traitement (DAT), le nombre d'œufs éclos et non éclos a été compté. Les larves nouvellement écloses ont ensuite été nourries, incubées à 25 ± 2 °C et surveillées pendant les 7 jours suivants. La mortalité de chaque traitement a été soigneusement enregistrée17.

Les œufs fraîchement pondus ont été collectés et éclos pour obtenir des larves homogènes. Le test a été réalisé sur des larves de 2ème stade de S. litura. Un ensemble de 10 larves en triple exemplaire a été plongé individuellement dans une suspension de conidies de 10 ml d'isolats de Beauveria (1, 5 × 108 conidies / ml) pendant 5 s. Après le traitement, transférez chaque ensemble de larves dans une boîte en plastique stérile séparée. À chaque boîte, ajoutez du papier buvard humide et un morceau de gombo désinfecté comme aliment. Changement de papier et d'alimentation un jour sur deux. A 7 JAT, la mortalité des larves a été enregistrée selon les isolats42.

Les larves qui ont survécu au traitement fongique ont ensuite été élevées jusqu'à la nymphose à 25 ± 2 ° C et 60 à 70% d'humidité relative pour voir l'activité sublétale, telle que la variation du développement, tout type de déformation et la longévité par rapport au témoin. Des observations ont été faites sur la déformation des larves et des nymphes, l'émergence des adultes et toute déformation morphologique à divers stades de développement3.

La mortalité a été corrigée par la formule d'Abbott45. Les données en pourcentage ont été transformées par la transformation arc sinus. Les données ont été soumises à une analyse de variance (ANOVA), suivie d'une comparaison des moyennes des différents traitements en utilisant la différence la moins significative (LSD). Les analyses ont été effectuées à l'aide de R version 3.4.2.

Les données de séquence partielle des régions génomiques ITS et TEF des isolats fongiques au cours de l'étude actuelle sont disponibles dans le référentiel NCBI sous les numéros d'accession OP784778–OP784784 et OP785280–OP785286 (sera disponible le 4 décembre 2022), respectivement. Les ensembles de données statistiques utilisés et/ou analysés au cours de l'étude en cours sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

Islam, SMN Systematics, Ecology and Plant Associations of Australian Species of the Genus Metarhizium (Queensland University of Technology, 2018).

Réserver Google Scholar

Dhanapal, R., Kumar, D., Lakshmipathy, R., Rani, CS & Kumar, VM Isolement de souches indigènes du champignon halo blanc en tant qu'agent de lutte biologique contre les larves de 3e stade de la chenille du tabac, Spodoptera litura (Fabricius) ( Lépidoptères : Noctuidae). Egypte. J. Biol. Lutte antiparasitaire 30, 1–5 (2020).

Google Scholar

Kaur, S., Kaur, HP, Kaur, K. & Kaur, A. Effet de différentes concentrations de Beauveria bassiana sur le développement et le potentiel de reproduction de Spodoptera litura (Fabricius). J. Biopest. 4, 161 (2011).

CAS Google Scholar

Mkenda, PA et al. Les lacunes dans les connaissances des petits exploitants agricoles entravent l'adoption de la lutte biologique de conservation. Biocontrôle Sci. Technologie. 30, 256-277 (2020).

Article Google Scholar

Dhar, S., Jindal, V., Jariyal, M. & Gupta, V. Caractérisation moléculaire de nouveaux isolats du champignon entomopathogène Beauveria bassiana et leur efficacité contre la chenille du tabac, Spodoptera litura (Fabricius) (Lépidoptères : Noctuidae). Egypte. J. Biol. Lutte antiparasitaire 29, 1–9 (2019).

Article Google Scholar

Zimmermann, G. Examen de la sécurité du champignon entomopathogène Metarhizium anisopliae. Biocontrôle Sci. Technologie. 17, 879–920 (2007).

Article Google Scholar

Lacey, L. & Goettel, M. Développements actuels dans le contrôle microbien des insectes nuisibles et perspectives pour le début du 21e siècle. Entomophaga 40, 3-27 (1995).

Article Google Scholar

Kabaluk, JT, Svircev, AM, Goettel, MS & Woo, SG L'utilisation et la réglementation des pesticides microbiens dans les juridictions représentatives du monde entier (Organisation internationale pour le contrôle biologique des animaux nuisibles, 2010).

Google Scholar

Quesada-Moraga, E., Navas-Cortés, JA, Maranhao, EA, Ortiz-Urquiza, A. & Santiago-Álvarez, C. Facteurs affectant la présence et la distribution des champignons entomopathogènes dans les sols naturels et cultivés. Mycol. Rés. 111, 947–966 (2007).

Article PubMed Google Scholar

Bateman, R., Douro-Kpindou, O., Kooyman, C., Lomer, C. & Ouambama, Z. Quelques observations sur le transfert de dose des pulvérisations de mycoinsecticides aux criquets pèlerins. Prot. 17, 151-158 (1998).

Article CAS Google Scholar

Wang, Q. & Xu, L. Beauvericin, un composé bioactif produit par des champignons : une brève revue. Molécules 17, 2367–2377 (2012).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Imoulan, A., Hussain, M., Kirk, PM, El Meziane, A. & Yao, Y.-J. Champignon entomopathogène Beauveria : spécificité de l'hôte, écologie et importance de la caractérisation morpho-moléculaire dans une classification taxonomique précise. J. Asie-Pac. Entomol. 20, 1204-1212 (2017).

Article Google Scholar

Köljalj, U. et al. (Wiley, 2013).

Rehner, SA et al. Phylogénie et systématique du genre anamorphique et entomopathogène Beauveria. Mycologie 103, 1055-1073 (2011).

Article PubMed Google Scholar

Goble, T., Dames, J., Hill, M. et Moore, S. Enquête sur des isolats indigènes de champignons entomopathogènes pour la lutte biologique contre trois ravageurs des agrumes. Biocontrôle Sci. Technologie. 21, 1193-1211 (2011).

Article Google Scholar

Sain, SK et al. Compatibilité des champignons entomopathogènes avec les insecticides et leur efficacité pour la lutte intégrée contre Bemisia tabaci dans le coton. J.Pestic. Sci. 44, 97-105 (2019).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Idrees, A., Afzal, A., Qadir, ZA & Li, J. Essais biologiques d'isolats de Beauveria bassiana contre la chenille légionnaire d'automne, Spodoptera frugiperda. J. Fungi 8, 717 (2022).

Article Google Scholar

Glare, TR & Inwood, AJ Caractérisation morphologique et génétique de Beauveria spp. de Nouvelle-Zélande. Mycol. Rés. 102, 250-256 (1998).

Article Google Scholar

Bischoff, JF, Rehner, SA & Humber, RA Une phylogénie multilocus de la lignée Metarhizium anisopliae. Mycologie 101, 512–530 (2009).

Article CAS PubMed Google Scholar

White, TJ, Bruns, T., Lee, S. & Taylor, J. Amplification et séquençage direct de gènes d'ARN ribosomique fongique pour la phylogénétique. Protocole PCR. 18, 315-322 (1990).

Google Scholar

Heale, JB, Isaac, JE et Chandler, D. Perspectives d'amélioration des souches de champignons entomopathogènes. Pestique. Sci. 26, 79-92 (1989).

Article Google Scholar

Vilgalys, R. & Gonzalez, D. Organisation de l'ADN ribosomique chez le basidiomycète Thanatephorus praticola. Courant. Genet. 18, 277-280 (1990).

Article CAS PubMed Google Scholar

Lutzoni, F. et al. Assemblage de l'arbre de vie fongique : Progrès, classification et évolution des traits subcellulaires. Suis. J. Bot. 91, 1446-1480 (2004).

Article PubMed Google Scholar

Boucias, D., Pendland, J. & Latge, J. Facteurs non spécifiques impliqués dans la fixation des deutéromycètes entomopathogènes à la cuticule de l'insecte hôte. Appl. Environ. Microbiol. 54, 1795–1805 (1988).

Article ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Boucias, DG & Pendland, JC La spore fongique et l'initiation de la maladie chez les plantes et les animaux 101–127 (Springer, 1991).

Réserver Google Scholar

Doss, RP, Potter, SW, Chastagner, GA & Christian, JK Adhésion de conidies Botrytis cinerea non germées à plusieurs substrats. Appl. Environ. Microbiol. 59, 1786–1791 (1993).

Article ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Holder, DJ & Keyhani, NO Adhésion du champignon entomopathogène Beauveria (Cordyceps) bassiana au substrat. Appl. Environ. Microbiol. 71, 5260–5266 (2005).

Article ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Quesada-Moraga, E. & Alain, V. Bassiacridine, une protéine toxique pour les criquets sécrétée par le champignon entomopathogène Beauveria bassiana. Mycol. Rés. 108, 441–452 (2004).

Article CAS PubMed Google Scholar

Faria, M., Lopes, RB, Souza, DA et Wraight, SP Vigueur des conidies par rapport à la viabilité en tant que prédicteurs de la virulence des champignons entomopathogènes. J. Invertebr. Pathol. 125, 68–72 (2015).

Article PubMed Google Scholar

Petrisor, C. & Stoian, G. Le rôle des enzymes hydrolytiques produites par les champignons entomopathogènes dans la pathogenèse des insectes mini revue. Romain. J. Plant Prot. 10, 66–72 (2017).

Google Scholar

Tseng, M.-N., Chung, C.-L. & Tzean, S.-S. Mécanismes pertinents pour la virulence accrue d'un entomopathogène dihydroxynaphtalène-mélanine modifié par voie métabolique. PLoS ONE 9, e90473 (2014).

Article ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Cheong, P., Glare, TR, Rostás, M. & Haines, SR Microbial-Based Biopesticides 177–189 (Springer, 2016).

Réserver Google Scholar

Tillman, P. Parasitisme et prédation des œufs de punaises puantes (Heteroptera: Pentatomidae) dans les champs de maïs de Géorgie. Environ. Entomol. 39, 1184–1194 (2010).

Article CAS PubMed Google Scholar

Kellner, RL Le rôle des micro-organismes pour les œufs et la progéniture. dans Chimioécologie des œufs d'insectes et de la ponte, 149-164 (2002).

Haute virulence des champignons entomopathogènes mexicains contre la chenille légionnaire d'automne (Lepidoptera : Noctuidae). J. Econ. Entomol. 112, 99–107 (2019).

Article CAS PubMed Google Scholar

Idrees, A. et al. Efficacité des champignons entomopathogènes sur les stades immatures et performance alimentaire de la chenille légionnaire d'automne, Spodoptera frugiperda (Lepidoptera : Noctuidae) Larvae. Insectes 12, 1044 (2021).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

Khorrami, F., Mehrkhou, F., Mahmoudian, M. & Ghosta, Y. Pathogénicité de trois champignons entomopathogènes différents, Metarhizium anisopliae IRAN 2252, Nomuraea rileyi IRAN 1020C et Paecilomyces tenuipes IRAN 1026C contre la teigne de la pomme de terre, Phthorimaea operculella Zeller ( Lépidoptères : Gelechiidae). Pomme de terre Res. 61, 297-308 (2018).

Article Google Scholar

Shweta, A. & Simon, S. Efficacité de Beuveria bassiana sur différents stades larvaires de la chenille du tabac (Spodoptera litura Fab.). Int. J. Curr. Microbiol. Appl. Sci. 6, 1992–1996. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.608.237 (2017).

Article CAS Google Scholar

Ahmad, S. Adaptations enzymatiques des insectes et acariens herbivores aux phytochimiques. J. Chem. Écol. 12, 533-560 (1986).

Article CAS PubMed Google Scholar

Mullin, CA Relations adaptatives de l'époxyde hydrolase chez les arthropodes herbivores. J. Chem. Écol. 14, 1867–1888 (1988).

Article CAS PubMed Google Scholar

Torrado-Leon , E. , Montoya-Lerma , J. & Valencia-Pizo , E. Effets sublétaux de Beauveria bassiana (Balsam) Vuillemin (Deuteromycotina : Hyphomycetes) sur l'aleurode Bemisia tabaci (Gennadius) (Hemiptera : Aleyrodidae) dans des conditions de laboratoire . . . . Mycopathologie 162, 411–419 (2006).

Article PubMed Google Scholar

Tupe, SG, Pathan, EK & Deshpande, MV Développement de Metarhizium anisopliae en tant que mycoinsecticide : de l'isolement à la performance sur le terrain. JoVE 125, e55272 (2017).

Google Scholar

Senthamizhlselvan, P., Sujeetha, JAR et Jeyalakshmi, C. Croissance, sporulation et production de biomasse d'isolats fongiques entomopathogènes natifs sur un milieu approprié. J. Biopest. 3, 466 (2010).

Google Scholar

Zhang, S., Gan, Y., Xu, B. & Xue, Y. Les effets parasitaires et mortels de Trichoderma longibrachiatum contre Heterodera avenae. Biol. Contrôle 72, 1–8 (2014).

Article Google Scholar

Abbott, WS Une méthode de calcul de l'efficacité d'un insecticide. J. Econ. Entomol 18, 265-267 (1925).

Article CAS Google Scholar

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Cette recherche a été financée par l'Académie des sciences du Bangladesh dans le cadre du programme de dotation BAS-USDA (4e phase BAS-USDA BSMRAU CR-13). Les auteurs ont également remercié la Division d'entomologie de l'Institut de recherche agricole du Bangladesh (BARI), Gazipur, Bangladesh, pour avoir apporté son soutien à la collecte et à l'élevage des œufs.

Institut de biotechnologie et de génie génétique, Université agricole Bangabandhu Sheikh Mujibur Rahman, Gazipur, Bangladesh

Shah Mohammad Naimul Islam, Md. Zahid Hasan Chowdhury, Mahjabin Ferdaous Mim & Tofazzal Islam

Formation à la recherche sur le coton et ferme de multiplication des semences, Gazipur, Bangladesh

Milia Bente Momtaz

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SMNI a conceptualisé l'idée, supervisé les expériences, écrit et édité le manuscrit. Le MZHC a conçu des expériences, analysé des données et rédigé le manuscrit. MFM a réalisé une étude fongique et moléculaire, MBM a réalisé un essai biologique sur les insectes, TI a contribué à l'interprétation, a révisé et édité le manuscrit. La correspondance et les demandes de matériel doivent être adressées à SMNI ou TI

Correspondance au Shah Mohammad Naimul Islam ou Tofazzal Islam.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Islam, SMN, Chowdhury, MZH, Mim, MF et al. Potentiel de lutte biologique des isolats indigènes de Beauveria bassiana contre la chrysomèle du cotonnier Spodoptera litura (Fabricius). Sci Rep 13, 8331 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-35415-x

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Reçu : 29 novembre 2022

Accepté : 17 mai 2023

Publié: 23 mai 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-35415-x

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