Cultivation-dependent transcriptomic reprogramming and insecticidal performance of Beauveria bassiana A1 from solid-state and submerged cultures
Deze studie toont aan dat hoewel vaste-stof- en ondergedompelde fermentatie verschillende transcriptomische herprogrammering in *Beauveria bassiana* A1 induceren, wat met name het secundair metabolisme en extracellulaire degradatiegenen beïnvloedt, beide kweekmethoden uiteindelijk sporen opleveren met een vergelijkbare insecticidale effectiviteit tegen *Plutella xylostella* bij hoge concentraties, wat het potentieel van ondergedompelde fermentatie als een schaalbaar alternatief voor de productie van biologische bestrijdingsmiddelen ondersteunt.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van een preprint die niet peer-reviewed is. Dit is geen medisch advies. Neem geen gezondheidsbeslissingen op basis van deze inhoud. Lees de volledige disclaimer
In de wereld van de landbouw worden boeren vaak geconfronteerd met een meedogenloze vijand: insecten die gewassen dooreten sneller dan ze geoogst kunnen worden. Om terug te vechten zonder harde chemicaliën te gebruiken, wenden wetenschappers zich tot de natuurlijke roofdieren van de natuur, specif으로 een microscopische schimmel genaamd Beauveria bassiana. Deze schimmel werkt als een biologisch wapen, zoekt insecten op, landt op hen en groeit in hun lichaam totdat het insect sterft. De schimmel barst vervolgens uit en laat miljoenen minuscule sporen vrij om nieuwe slachtoffers te vinden. Om dit in de echte wereld te laten werken, hebben boeren enorme hoeveelheden van deze sporen nodig, wat betekent dat wetenschappers de schimmel in grote batches moeten kweken.
Er zijn twee belangrijke manieren om deze schimmellegers te kweken. De eerste methode, bekend als vaste-stoffermentatie, is vergelijkbaar met het bakken van brood in een warme, vochtige oven. De schimmel groeit op vochtig graan of landbouwafval, waardoor een droge, pluizige laag sporen ontstaat die van nature taai zijn en klaar zijn om aan de wasachtige huid van een insect te plakken. De tweede methode, vloeibare fermentatie, is meer vergelijkbaar met het brouwen van bier. De schimmel groeit in een enorme tank met vloeistof, waarbij wetenschappers temperatuur, zuurstof en voedingsstoffen nauwkeurig kunnen controleren. Hoewel de vloeibare methode gemakkelijker op te schalen en te automatiseren is, was er een aanhoudende twijfel: verandert het kweken van de schimmel in water haar persoonlijkheid? Maakt het de sporen minder effectief in het doden van insecten vergeleken met de sporen die op vaste granen zijn gekweekt?
Een team onderzoekers aan de National Taiwan University besloot deze vraag te beantwoorden door niet alleen te kijken naar hoeveel sporen er werden geproduceerd, maar ook naar de genetische instructies binnenin hen. Ze kweekten dezelfde stam van Beauveria bassiana in zowel de vaste graanomgeving als in de vloeibare tank. Zodra de sporen klaar waren, deden ze een diepe duik in de genetische code van de schimmel om te zien welke genen in elke omgeving aan of uit stonden. Ze ontdekten dat de twee groepen schimmels zeer verschillende levens leidden. De sporen die op vaste granen waren gekweekt, hadden een enorme reeks genen geactiveerd die bedoeld zijn voor het afbreken van harde materialen. Deze genen produceerden krachtige enzymen, die biologische gereedschappen zijn die werken als moleculaire scharen, in staat om door de harde buitenkant van een insect te snijden. Ze activeerden ook genen voor het creëren van secundaire chemicaliën, die de schimmel helpen concurreren en zichzelf te verdedigen.
In contrast hiermee hadden de sporen die in de vloeibare tank waren gekweekt een andere set prioriteiten. Hun genetische activiteit was gericht op het vinden en absorberen van ijzer, een voedingsstof die vaak schaars is in vloeibare omgevingen, en op het produceren van specifieke toxines. Ze zetten niet dezelfde zware snijgereedschappen aan als de op vaste stoffen gekweekte sporen. Dit suggereerde dat de in vloeistof gekweekte sporen niet zo goed voorbereid waren op de onmiddellijke taak om door het pantser van een insect heen te bijten. De onderzoekers testten deze theorie vervolgens door beide soorten sporen op larven van de diamantrugmot te spuiten, een veelvoorkomend plaagorganisme dat groenten beschadigt. Ze gebruikten verschillende concentraties, van een kleine hoeveelheid tot een zeer grote hoeveelheid sporen.
De resultaten toonden een duidelijk verschil in timing, maar niet in de uiteindelijke uitkomst. Wanneer de onderzoekers een matige hoeveelheid sporen gebruikten, doodden de op vaste granen gekweekte sporen de insecten iets sneller. De larven stierven eerder omdat de op vaste stoffen gekweekte sporen genetisch geprimed waren om onmiddellijk bij contact aan te vallen op de schaal van het insect. De in vloeistof gekweekte sporen hadden er langer over gedaan om te beginnen, waarschijnlijk omdat ze hun eigen snijgereedschap moesten activeren nadat ze op het insect waren geland. Echter, wanneer de onderzoekers een hoge concentratie sporen gebruikten, verdween het verschil. Bij deze hoge dosis doodden beide soorten sporen alle insecten binnen drie dagen. Het enorme aantal aanvallers overweldigde de insecten, ongeacht of de sporen genetisch voorbereid waren op onmiddellijke actie of niet.
Deze ontdekking suggereert dat de vloeibare methode voor het kweken van de schimmel een levensvatbaar alternatief is voor het maken van biologische bestrijdingsmiddelen, mits de toepassingstrategie wordt aangepast. Hoewel de op vaste stoffen gekweekde sporen een voorsprong kunnen hebben in snelheid, zijn de in vloeistof gekweekte sporen net zo dodelijk als er voldoende van hen wordt toegepast. De studie geeft aan dat de genetische verschillen veroorzaakt door de kweekomgeving de snelheid van de aanval veranderen in plaats van het uiteindelijke succes van de missie. Voor boeren en producenten betekent dit dat de gemakkelijkere, beter controleerbare vloeibare methode kan worden gebruikt om deze biologische bestrijdingsmiddelen te produceren, zolang ze ervoor zorgen dat er een voldoende hoge dichtheid aan sporen aan het gewas wordt geleverd om de iets tragere start te compenseren. De schimmel blijft een krachtig instrument, en de effectiviteit ervan hangt minder af van waar zij is geboren en meer van hoeveel van hen naar het slagveld worden gestuurd.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.