Progress in Plant Protection

Wpływ zróżnicowanych dawek miedzi i substancji organicznych na skład rodzajowy i nasilenie występowania grzybów owadobójczych w glebie
The influence of different doses of copper and organic substances on the genus composition and intensity of the occurrence entomopathogenic fungi in the soil

Anna Majchrowska-Safaryan, e-mail: anna.majchrowska-safaryan@uph.edu.pl

Uniwersytet Przyrodniczo-Humanistyczny w Siedlcach, Wydział Agrobioinżynierii i Nauk o Zwierzętach, Instytut Rolnictwa i Ogrodnictwa, Konarskiego 2, 08-110 Siedlce, Polska
Abstract

Celem pracy było określenie wpływu aplikacji miedzi w połączeniu z materiałami organicznymi na skład rodzajowy oraz nasilenie występowania grzybów entomopatogenicznych w glebie. Trzyletnie doświadczenie wazonowe przeprowadzono w warunkach szklarniowych. Eksperyment założono w układzie całkowicie losowym, z uwzględnieniem dwóch czynników: dawka miedzi i nawożenie organiczne. Próbki gleby do badań pobrano w trzecim roku doświadczenia wiosną (przed rozpoczęciem wegetacji) i jesienią (po zebraniu ostatniego pokosu). Rośliną doświadczalną była kupkówka pospolita odmiana Amera. Grzyby owadobójcze z poszczególnych obiektów badawczych izolowano poprzez wysiew na podłoże selektywne. Wyniki wyrażono jako liczbę jtk każdego rodzaju grzybów owadobójczych w 1 g gleby. W glebach pobranych z obiektów doświadczalnych stwierdzono występowanie grzybów entomopatogenicznych z rodzajów Beauveria, Metarhizium, Cordyceps i Lecanicillium, gdzie dominującym rodzajem był Metarhizium spp. W wiosennym terminie prowadzenia badań poziom aplikacji miedzi wpływał w zróżnicowany sposób na liczbę jtk, natomiast w jesiennym, zastosowanie miedzi w dawce 200 mg/kg gleby było poziomem, który nie wykazywał toksycznego działania, a nawet stymulował wzrost kolonii grzybów z rodzajów Beauveria, Metarhizium, Cordyceps w stosunku do dawki miedzi wynoszącej 100 mg/kg.

 

The aim of the study was to determine the effect of copper application in combination with organic materials on the genus composition and the intensification of the occurrence of entomopathogenic fungi in the soil. The three-year pot experiment was carried out in greenhouse conditions. The experiment was set up in a completely random design, taking into account two factors: copper dose and organic fertilization. Soil samples for the tests were collected in the third year of the experiment, in spring (before the beginning of vegetation) and in autumn (after harvesting the last crop). The experimental plant was cocksfoot, Amera cultivar. Entomopathogenic fungi from individual research objects were isolated by sowing on a selective substrate. The results were expressed as the number of CFUs of each genus of entomopathogenic fungus in 1 g of soil. The presence of entomopathogenic fungi of the genus Beauveria, Metarhizium, Cordyceps and Lecanicillium was found in the soils collected from the experimental sites, where the dominant genus was Metarhizium spp. In the spring period of conducting the research, the level of copper application affected the number of CFU in a different way, while in the autumn the application of copper at a dose of 200 mg/kg of soil was a level that did not show any toxic effects, and even stimulated the growth of fungal colonies of the genus Beauveria, Metarhizium, Cordyceps in relation to a copper dose of 100 mg/kg.

Key words
dawka miedzi; grzyby entomopatogeniczne; skład rodzajowy; liczba jtk; Cu dose; entomopathogenic fungi; genus composition; number of CFU
References

Arnebrandt K., Baath E., Nordgren A. 1987. Copper tolerance of microfungi isolated from polluted and unpolluted forest soil. Mycologia 79 (6): 890–895. DOI: 10.2307/3807691

 

Badura L., Piotrowska-Seget Z. 2000. Heavy metals in the environment and their impact on soil microorganisms. [Metale ciężkie w środowisku i ich wpływ na mikroorganizmy glebowe]. Ecological Chemistry and Engineering / Chemia i Inżynieria Ekologiczna 7 (11): 1135–1142.

 

Bajan C., Kmitowa K., Mierzejewska E., Popowska-Nowak E., Miętkiewski R., Górski R., Miętkiewska Z., Głowacka B. 1995. The occurrence of entomopathogenic fungi in the bedding and soil of pine woods in the gradient of the forest environment pollution. Prace Instytutu Badawczego Leśnictwa, Seria B 24: 87–97.

 

El-Sharouny H.M.M., Bagy M.M., El-Shanawany A.A. 1988. Toxicity of heavy metals to Egyptian soil fungi. International Biodeterioration 24 (1): 49–64. DOI: 10.1016/0265-3036(88)90074-7

 

Fomina M., Podgorsky V.S., Olishevska S.V., Kadoshnikov V.M., Pisanska I.R., Hillier S., Gadd G.M. 2007. Fungal deterioration of barrier concrete used in nuclear waste disposal. Geomicrobiology Journal 24 (7–8): 643–653. DOI: 10.1080/01490450701672240

 

Ginter A. 2021. Małe gospodarstwa rolne wobec wyzwań zrównoważonego rozwoju i Zielonego Ładu. Monografia. Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Przyrodniczo-Humanistycznego w Siedlcach, 174 ss. ISBN 978-83-66541-76-4.

 

Grishkan I., Nevo E. 2010. Spatiotemporal distribution of soil microfungi in the Makhtesh Roman area, central Negev desert, Israel. Fungal Ecology 3 (4): 326–337. DOI: 10.1016/j.funeco.2010.01.003

 

Hajek A.E., Meyling N.V. 2017. Fungi. s. 327–377. W: Ecology of Invertebrate Diseases (A.E. Hajek, D.I. Shapiro-Ilan, red.). Wiley, Oxford, UK. ISBN 9781119256014.

 

Hassn W.A., Asaf L.H., Salih M.S.M. 2014. Effect of heavy metals ions on growth, sporulation and pathogenicity of Isaria javanica = (Paecilomyces javanicus). International Journal of Pure and Applied Sciences and Technology 20 (2): 1–7.

 

Humber R.A. 2012. Manual of techniques in invertebrate pathology. s. 151–187. W: Identification of Entomopathogenic Fungi (L.A. Lacey, red.). Academic Press, London, UK. DOI: 10.1016/B978-0-12-386899-2.00006-3

 

Ignoffo C.M., Garcia C., Hostetter D.L., Pinnel R.E. 1978. Stability of conidia of an entomopathogenic fungus, Nomuraea rileyi, in and on soil. Environmental Entomology 7 (5): 724–727. DOI: 10.1093/ee/7.5.724

 

Inglis G.D., Enkerli J., Goettel M.S. 2012. Laboratory techniques used for entomopathogenic fungi: Hypocreales. Chapter VII. s. 189–253. W: Manual of Techniques in Invertebrate Pathology. Second Edition (L.A. Lacey, red.). Academic Press, London, UK. ISBN 978-0-12-386899-2.

 

Jaworska M., Gorczyca A. 2004. Effect of metal ions on entomopathogenic fungi pathogenicity. [Wpływ jonów metali na patogeniczność grzybów owadobójczych]. Ecological Chemistry and Engineering / Chemia i Inżynieria Ekologiczna 11 (4–5): 327–339.

 

Kameo S., Iwahashi H., Kojima Y., Satoh H. 2000. Induction of metallothioneins in the heavy metal resistant fungus Beauveria bassiana exposed to copper or cadmium. Analusis 28 (5): 382–385. DOI: 10.1051/analusis:2000280382

 

Kuziemska B., Klej P., Wysokiński A., Jaremko D., Pakuła K. 2022. Yielding and bioaccumulation of zinc by cocksfoot under conditions of different doses of this metal and organic fertilization. Agronomy 12 (3): 686. DOI: 10.3390/agronomy12030686

 

Kuziemska B., Wysokiński A., Klej P.E. 2020. Effect of different zinc doses and organic fertilization on soil’s enzymatic activity. Journal of Elementology 25 (3): 1089–1099. DOI: 10.5601/jelem.2020.25.1.1927

 

Kwiatkowska-Malina J. 2017. Functions of organic matter in polluted soils: The effect of organic amendments on phytoavailability of heavy metals. Applied Soil Ecology 123: 542–545. DOI: 10.1016/j.apsoil.2017.06.021

 

Lipa J. 1967. Zarys patologii owadów. Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa, 341 ss.

 

Majchrowska-Safaryan A. 2022. Występowanie grzybów entomopatogenicznych w glebach murszowo-glejowych doliny rzecznej Liwca. [Occurrence of entomopathogenic fungi in muck-glial soils of the Liwiec river valley]. Progress in Plant Protection 62 (2): 91–99. DOI: 10.14199/ppp-2022-011

 

Majchrowska-Safaryn A., Tkaczuk C., Kuziemska B. 2018. Effects of mineral fertilisation with the addition of zinc and copper salts on the occurrence and infectious potential of entompathogenic fungi in soil. Fresenius Environmental Bulletin 27 (12): 8765–8772.

 

Mantzoukas S., Kitsiou F., Natsiopoulos D., Eliopoulos P.A. 2022. Entomopathogenic fungi: Interactions and applications. Encyclopedia 2 (2): 646–656. DOI: 10.3390/ encyclopedia2020044

 

Miętkiewski R., Tkaczuk C., Żurek M., Bałazy S. 1991. Occurrence entomopatogenic fungi in soil arable and forest litter. Roczniki Nauk Rolniczych, Seria E 21 (1/2): 61–68.

 

Nordgren A., Bääth E., Söderström B. 1985. Soil microfungi in an area polluted by heavy metals. Canadian Journal of Botany 63 (3): 448–455. DOI: 10.1139/b85-055

 

Pečiulytė D., Dirginčiutė-Volodkienė V. 2012. Effect of zinc and copper on cultivable populations of soil fungi with special reference to entomopathogenic fungi. Ekologija 58 (2): 65–85.

 

Petlamul W., Prasertsan P., Chumthong A., Boonyapipat P. 2015. Effect of zinc sulfate and copper sulfate on mycelial growth, spore production and spore germination of an entomopathogenic fungus Beauveria bassiana. ASEAN Journal of Scientific and Technological Reports 18 (3).

 

Popowska-Nowak B., Sosak-Świderska C., Bajan C., Bieńkowska P. 2004. Response of isolates of entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae to heavy metal pollution and their accumulative abilities. [Reakcje izolatów grzyba owadobójczego Metharizium anisopliae na skażenie podłoża metalami ciężkimi i ich zdolności kumulacyjne]. Ecological Chemistry and Engineering / Chemia i Inżynieria Ekologiczna 11 (1): 71–77.

 

Quesada-Moraga E., Navas-Cortés J.A., Maranhao E.A.A., Ortiz-Urquiza A., Santiago-Àlvarez C. 2007. Factors affecting the occurrence and distribution of entomopathogenic fungi in natural and cultivated soils. Mycological Research 111 (8): 947–966. DOI: 10.1016/j.mycres.2007.06.006

 

Rajapaksha R.M.C.P. 2011. Heavy metal tolerance of culturable bacteria and fungi in a longterm cultivated tropical ultisol. European Journal of Soil Biology 47 (1): 9–15. DOI: 10.1016/j.ejsobi.2010.10.00

 

Rehner S.A., Buckley E.P. 2005. A Beauveria phylogeny inferred from nuclear ITS and EF1-α sequences: evidence for cryptic diversification and links to Cordyceps teleomorphs. Mycologia 97 (1): 84–98. DOI: 10.3852/mycologia.97.1.84

 

Rehner S.A., Minnis A.M., Sung G.H., Luangsa-ard J.J., Devotto L., Humber R.A. 2011. Phylogeny and systematics of the anamorphic, entomopathogenic genus Beauveria. Mycologia 103 (5): 1055–1073. DOI: 10.3852/10-302

 

Ropek D., Para A. 2003. The effect of heavy metal ions and their complexions upon growth, sporulation and pathogenicity of the entomopathogenic fungus Paecilomyces farinosus. Polish Journal of Environmental Studies 12 (2): 227–230. DOI: 10.1016/S0022-2011(02)00013-7

 

Singh J., Kalamdhad A.S. 2011. Effects of heavy metals on soil, plants, human health and aquatic life. International Journal of Research in Chemistry and Environment 1 (2): 15–21.

 

Sosnowska D. 2018. Konserwacyjna metoda biologiczna wsparciem integrowanej ochrony roślin i rolnictwa ekologicznego. [The contribution of conservation biological control method to integrated plant protection and organic farming]. Progress in Plant Protection 58 (4): 288–293. DOI: 10.14199/ppp-2018-040

 

Sosnowska D. 2019. Grzyby pasożytnicze i antagonistyczne w biologicznej ochronie roślin w Polsce. [Parasitic and antagonistic fungi in biological plant protection in Poland]. Progress in Plant Protection 59 (4): 223–231. DOI: 10.14199/ppp-2019-029

 

Strasser H., Forrer A., Schinner F. 1996. Development of media for the selective isolation and maintenance of virulence of Beauveria brongniartii. s. 125–130. W: Microbial Control of Soil Dwelling Pests (T.A. Jackson, T.R. Glare, red.). AgResearch, Lincoln, New Zealand.

 

Tkaczuk C. 2005. The effect of selected heavy metal ions on the growth and conidial germination of the aphid pathogenic fungus Pandora neopahidis (Remaudiére at Hennebert) Humber. Polish Journal of Environmental Studies 14 (6): 897–902.

 

Tkaczuk C. 2008. Occurrence and infective potential of entomopathigenic fungi in soils of agrocenoses and seminatural habitats in the agricultural landscape. Scientific Dissertation No. 94. Wydawnictwo Akademii Podlaskiej, Siedlce.

 

Tkaczuk C., Majchrowska-Safaryan A., Panasiuk T., Tipping C. 2019. Effect of selected heavy metal ions on the growth of entomopathogenic fungi from the genus Isaria. Applied Ecology and Environmental Research 17 (2): 2571–2582. DOI: 10.15666/aeer/1702_25712582

 

Tscherko D., Kandeler E., Bárdossy A. 2007. Fuzzy classification of microbial biomass and enzyme activities in grassland soils. Soil Biology and Biochemistry 39 (7): 1799–1808. DOI: 10.1016/j.soilbio.2007.02.010

 

Wu S., Michael D., Toews M.D., Oliveira-Hofman C., Behle R.W., Simmons A.M., Shapiro-Ilan D.I. 2020. Environmental tolerance of entomopathogenic fungi: A new strain of Cordyceps javanica isolated from a whitefly epizootic versus commercial fungal strains. Insects 11 (10): 711. DOI: 10.3390/insects11100711

 

Zafar S., Aqil F., Ahmad I. 2007. Metal tolerance and biosorption potential of filamentous fungi isolated from metal contaminated agricultural soil. Bioresource Technology 98 (13): 2557–2561. DOI: 10.1016/j.biortech.2006.09.051

 

Zak D.R., Holmes W.E., White D.C., Reacock A.D., Tilman D. 2003. Plant diversity and microbial communities. Ecology 84 (8): 2042–2050. DOI: 10.1890/02-0433

 

Zimmermann M., Wolf K. 2002. A comprehensive treatise on fungi as experimental systems for basic and applied research. s. 355–363. W: Bisorption of Metal (N.D. Osiewicz, red.). Industrial Applications. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg.

Progress in Plant Protection (2023) 63: 65-72
First published on-line: 2023-04-24 09:05:08
http://dx.doi.org/10.14199/ppp-2023-007
Full text (.PDF) BibTeX Mendeley Back to list