1.1. Sơ lược về Metarhizium anisopliae
1.1.5. Khả năng gây hại và cơ chế tác động của nấm lên côn trùng
Nguyên nhân gây bệnh chủ yếu là lây từ cá thể ốm sang cá thể khỏe thông qua tiếp xúc trực tiếp với nhau, hay qua nguồn thức ăn có chứa mầm bệnh. Việc lây truyền theo con đường đẻ trứng của ký sinh hầu như không đáng kể. Bệnh vi nấm rất dễ lan truyền bằng va chạm đơn giản mà ở một số bệnh vi sinh vật khác hầu như không xảy ra. Khi lây bệnh chúng thường lây lan nhờ gió, mưa, chim, thú… và các
17
bệnh do nấm tạo thành những ổ bệnh kéo dài theo chiều gió, con đường truyền bệnh thông qua các độc tố của nấm [11].
Cho đến nay, người ta đã xác định được M. anisopliae có khả năng kí sinh và gây chết đối với rất nhiều loài sâu bệnh và côn trùng. Trong số đó có tới 34 loài côn trùng cánh cứng và chỉ có 5 loại côn trùng cánh vẩy [8].
1.1.5.2. Cơ chế tác động của nấm lên côn trùng
Hầu hết những loài nấm gây bệnh cho côn trùng đều xâm nhập vào cơ thể vật chủ qua lớp da (vỏ) cơ thể. Bào tử nấm bám vào bề mặt cơ thể vật chủ. Trong điều kiện đủ độ ẩm, bào tử mọc mầm và xâm nhiễm vào bên trong cơ thể sâu, côn trùng qua lớp vỏ chitin nhờ áp lực cơ giới hoặc hoạt động enzyme của nấm. Nấm tiết ra loại enzyme làm mềm lớp vỏ chitin, qua lỗ thủng đó bào tử xâm nhập vào bên trong cơ thể sâu và tạo thành một lỗ thủng tại nơi bào tử mọc. Các enzyme đó là exoprotease, endoprotease, esterase, lipase, chitinase và chitobiase [6].
Do khả năng xâm nhập vào bên trong cơ thể côn trùng qua lớp vỏ cơ thể nên nấm có thể ký sinh được sâu, côn trùng chích hút và cả những pha phát triển của côn trùng như trứng, nhộng mà các vi sinh vật khác không ký sinh được [13].
Hình 1.5. Cơ chế xâm nhiễm của nấm lên côn trùng bướm.
“Nguồn: Senthil-Nathan và Sengottayan, 2015” [19].
18
Hình 1.6. Cơ chế xâm nhiễm của nấm ký sinh côn trùng.
“Sandhu S.S và cộng sự (2012)” [14].
Trong tự nhiên, khi bào tử nấm rơi vào cơ thể côn trùng, gặp điều kiện thích hợp, chỉ sau 12 - 24 giờ thì bào tử nẩy mầm và đĩa bám, ống mầm xâm nhập vào lớp biểu bì ngoài. Khi tiến tới lớp biểu bì dưới, đỉnh của đĩa bám phình ra hình thành các phiến xâm nhiễm. Các phiến xâm nhiễm phát triển ra các sợi bên, các sợi bên lại tạo ra các thể sợi nấm xâm nhiễm. Các thể sợi nấm xâm nhiễm này tạo ra các sợi nấm xâm nhiễm thẳng đứng đâm xuyên qua lớp biểu bì dưới để xâm nhập vào bên dưới lớp da và xoang cơ thể và tiếp tục xâm nhiễm tiến tới xoang máu của côn trùng và làm côn trùng bị chết [8].
Giai đoạn phát triển của nấm từ khi xâm nhiễm vào trong cơ thể côn trùng cho đến khi côn trùng chết là giai đoạn sống ký sinh của nấm. Trong giai đoạn này nấm thường tạo ra rất nhiều sợi nấm ngắn, chúng được phân tán khắp cơ thể theo dịch máu. Trước khi nấm có thể sinh sôi nảy nở trong máu nó thường phải vượt qua phản ứng phòng vệ của côn trùng, và sự tạo độc tố của nấm có thể làm suy yếu phản ứng tự vệ của côn trùng. Côn trùng có thể phản ứng với sự xâm nhiễm của nấm bằng cách sử dụng thể dịch (như phenoloxidase, lectin, peptid và protein hoặc sử dụng cơ chế của vách tế bào như sự thực bào hoặc kết nang. Côn trùng chết có thể là kết quả
19
của sự phối hợp các hoạt động như sự làm giảm dinh dưỡng, làm tắt nghẽn cơ thể hoặc sự xâm lấn của các cơ quan và tác động của độc tố đối với côn trùng. Ví dụ, nấm trắng tạo ra phức hợp các độc tố bao gồm beauvericin, bassianolide và oosporein, nấm xanh tạo ra độc tố Destruxin làm tê liệt côn trùng hoặc gây ức chế miễn dịch [6].
Khi nấm xâm nhập vào vật chủ, chúng tiến đến lớp biểu bì và gây áp lực lên lớp này để có được chất dinh dưỡng cần cho sự tăng trưởng và sinh sản. Biểu bì vật chủ thường có 2 lớp: lớp mô ngoài và lớp chitin non. Lớp mô ngoài là một lớp mỏng rất phức tạp, thiếu chitin nhưng có lượng protein chứa phenol ổn định và được bao phủ bởi một lớp sáp có chứa axit béo và quinon tạo thành một mạng lưới phức tạp. Lượng protein trong lớp biểu bì có thể lên đến 70%. Bào tử nấm sẽ nảy mầm và hình thành giác bám trên bề mặt lớp biểu bì này. Giác bám là đầu tận cùng của ống mầm phát sinh từ bào tử. Giác bám gắn vào biểu bì côn trùng là nhờ tương tác kỵ nước giữa thành bào tử và các lipid nằm trong lớp biểu bì trên. Sau đó, ống mầm xuyên qua lớp biểu bì dưới, nội bì rồi vào xoang máu. Sau khi, xâm nhập vào cơ thể côn trùng, nấm thường tạo ra rất nhiều sợi nấm ngắn. Những sợi nấm này được phân tán khắp cơ thể theo dịch máu. Nấm tiêu diệt dần các tế bào bạch huyết.
Tiếp đó, sợi nấm xâm nhập mô, tiêu diệt tất cả các tế bào bạch huyết rồi làm chết vật chủ. Sau khi côn trùng chết, nấm tiếp tục phát triển, hình thành nên bào tử và phát triển sợi nấm ra toàn thân cơ thể côn trùng [21].
Thời gian sợi nấm xâm nhiễm tiến tới xoang máu khác nhau tuỳ theo loại côn trùng ký chủ. Sợi nấm Metarhizium tiến vào xoang máu của ấu trùng họ Elateridae khoảng 6 ngày sau khi chủng. Trong khi đó, sợi nấm Metarhizium tiến vào xoang máu của loài mối (Nasutitermis sp.) mất 48 giờ sau khi chủng và 72 giờ sau thì các thể sợi nấm Metarhizium bắt đầu xâm nhập vào các thể mỡ và gây ra triệu chứng chết cho loài mối này, 96 giờ sau khi chủng các thể sợi nấm phát triển dày đặc bên trong xoang cơ thể mối và bắt đầu phát triển ra bên ngoài cơ thể. Các bào tử áo có thể hình thành trong xoang cơ thể mối [11].
20
Khi bị chết cơ thể côn trùng cứng lại, các bào tử tiếp tục phát tán trong không khí [8].