DOI: https://doi.org/10.3389/fagro.2025.1695515
تاريخ النشر: 2026-01-12
المؤلف: Santos Leiva وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبات الحشرية في مكافحة الآفات
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في السيطرة البيولوجية على خنفساء قصب السكر، *Metamasius hemipterus* (Coleoptera: Dryophthoridae)، من خلال تقييم فعالية أربعة فطريات حشرية: *Beauveria bassiana*، *Metarhizium anisopliae*، *Beauveria peruviensis*، و*Metarhizium sp.* تم تأكيد تحديد الآفة من خلال طرق مورفولوجية وجزيئية، بما في ذلك التحليل النشوي. أظهرت الاختبارات الحيوية أن *Metarhizium anisopliae* بتركيز \(1 \times 10^{10}\) كونيديا/مل أظهرت أعلى سمية، محققة تركيز قاتل (LC50) قدره \(2.68 \times 10^{9}\) كونيديا/مل، بينما أظهرت *Beauveria peruviensis* عند \(1 \times 10^{14}\) كونيديا/مل معدل عدوى فطرية قدره 99.4% في الجثث.
تؤكد النتائج تحديد *Metamasius hemipterus* كآفة رئيسية تؤثر على قصب السكر في منطقة الأمازون في بيرو وتسلط الضوء على إمكانيات *Metarhizium anisopliae* و*Beauveria peruviensis* كعوامل فعالة للسيطرة البيولوجية. تسهم هذه الدراسة في تقديم رؤى قيمة لتطوير استراتيجيات إدارة الآفات المستدامة في إنتاج قصب السكر، مع معالجة كل من الإنتاجية الزراعية والمخاوف البيئية.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على أهمية قصب السكر (Saccharum officinarum) كمحصول حيوي على مستوى العالم، حيث يساهم بحوالي 80% من إنتاج السكر و40% من إنتاج الطاقة. في بيرو، يلعب قصب السكر دورًا حيويًا في القطاع الزراعي، حيث يمثل 3.4% من الإنتاج الوطني عبر 141.3 ألف هكتار. ومع ذلك، يواجه المحصول تهديدات شديدة من الآفات والأمراض، وخاصة خنفساء قصب السكر المخططة (Metamasius spp.)، التي يمكن أن تؤدي إلى خسائر اقتصادية كبيرة تصل إلى 20% من قصب السكر القابل للحصاد و30% تقليص في السكروز القابل للاستخراج في المناطق المتأثرة.
تناقش المقدمة أيضًا الأزمة المستمرة في زراعة قصب السكر في منطقة الأمازون في بيرو، والتي تفاقمت بسبب قيود الموارد، وتغير المناخ، وانتشار الآفات والأمراض. زادت زراعة أصناف قصب السكر القديمة والأقل إنتاجية من تعرضها للخنفساء، التي تتسبب في تلف الأنسجة السليمة والمصابة، مما يؤثر على استخراج العصير وإنتاج السكر بشكل عام. على الرغم من الطبيعة الحرجة لهذه الآفة، هناك نقص ملحوظ في استراتيجيات السيطرة الفعالة في النظم البيئية الزراعية العضوية. تهدف الدراسة إلى معالجة هذه الفجوة من خلال تقييم pathogenicity سلالات الفطريات الحشرية المحلية والتجارية، وخاصة Beauveria وMetarhizium، كعوامل محتملة للسيطرة البيولوجية ضد خنفساء قصب السكر المخططة، مما يسهم في جهود إدارة الآفات المتكاملة في المنطقة.
الطرق
استخدمت الدراسة تصميمًا عشوائيًا بالكامل (CRD) للتحقيق في تأثيرات سلالات الحشرات المختلفة وتركيزات الكونيديا على النتائج البيولوجية. شمل عامل “السلالة” أربعة مستويات: Beauveria bassiana، Beauveria peruviensis، Metarhizium anisopliae، وMetarhizium sp.، بينما شمل عامل “التركيز” أربعة مستويات من الكونيديا: $1 \times 10^9$، $1 \times 10^{10}$، $1 \times 10^{12}$، و$1 \times 10^{14}$ كونيديا/مل. أسفر هذا التصميم عن إجمالي 17 علاجًا، كل منها مصحوبًا بتحكم، مع أربع تكرارات لكل علاج.
قبل التحليل الإحصائي، تم تقييم افتراضات الطبيعية والتجانس في التباينات باستخدام اختبارات شابيرو-ويلك وليفين. ثم تم إخضاع البيانات لتحليل التباين (ANOVA) لتحديد الفروق الهامة بين العلاجات، باستخدام برنامج R Studio (الإصدار 4.3.1). في الحالات التي تم فيها اكتشاف فروق هامة، تم استخدام اختبار توكي لمقارنات المتوسطات، مع تحديد عتبة دلالة عند $p \leq 0.05$.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات المنجزة. يسلط الضوء على الاتجاهات والنتائج البيانية الهامة التي تدعم الفرضيات الموضحة في المقدمة. يتم التعبير عن النتائج بشكل كمي، غالبًا باستخدام مقاييس إحصائية للتحقق من النتائج.
من الجدير بالذكر أن القسم قد يتضمن تمثيلات رسومية، مثل المخططات أو الجداول، لتوضيح العلاقات بين المتغيرات بوضوح. تعزز هذه المساعدات البصرية فهم النتائج وتوفر نظرة شاملة على البيانات المجمعة. يتم مناقشة تداعيات هذه النتائج بالنسبة للأدبيات الموجودة، مع التأكيد على مساهمتها في المجال وإمكانيات تطبيقها في الأبحاث المستقبلية.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تحديد خنفساء قصب السكر، *Metamasius hemipterus*، باستخدام تقنيات مورفولوجية وجزيئية، مما يؤكد مكانتها كآفة هامة في منطقة الأمازون في بيرو. تم جمع العينات من مقاطعتي بونغارا ورودريغيز دي ميندوزا، مع تحليل إجمالي 680 بالغًا، 26 عذراء، و38 يرقة. تم توثيق الخصائص المورفولوجية، وتم إجراء التعريف الجزيئي عبر استخراج الحمض النووي وتضخيم جين السيتوكروم أوكسيداز الفرعي I (COI)، مما كشف عن علاقة نشوية وثيقة مع التسلسلات المبلغ عنها سابقًا لـ *M. hemipterus*. كما قامت الدراسة بتقييم فعالية اثنين من الفطريات الحشرية المحلية واثنين من الفطريات التجارية—*Beauveria peruviensis*، *Metarhizium sp.*، *Beauveria bassiana*، و*Metarhizium anisopliae*—في السيطرة على هذه الآفة.
أظهرت الاختبارات الحيوية أن *Metarhizium anisopliae* بتركيز \(1 \times 10^{10}\) كونيديا/مل حققت أعلى معدل وفيات قدره 77.5% في التجربة الأولى و75% في الثانية، مما يجعلها العلاج الأكثر فعالية. تم تحديد التركيز القاتل الوسيط (LC50) لهذه السلالة ليكون \(2.68 \times 10^{9}\) كونيديا/مل، وهو أقل بكثير من تلك الخاصة بالفطريات الأخرى المختبرة. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت *Beauveria peruviensis* معدلات عدوى فطرية عالية، وصلت إلى 100% عند أعلى تركيز، مما يشير إلى إمكانياتها كعامل للسيطرة البيولوجية. تؤكد هذه النتائج على أهمية استخدام الفطريات الحشرية في استراتيجيات إدارة الآفات المتكاملة لمحاصيل قصب السكر، مما يسهم في ممارسات زراعية مستدامة في المنطقة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fagro.2025.1695515
Publication Date: 2026-01-12
Author(s): Santos Leiva et al.
Primary Topic: Entomopathogenic Microorganisms in Pest Control
Overview
This study investigates the biological control of the sugarcane weevil, *Metamasius hemipterus* (Coleoptera: Dryophthoridae), by evaluating the efficacy of four entomopathogenic fungi: *Beauveria bassiana*, *Metarhizium anisopliae*, *Beauveria peruviensis*, and *Metarhizium sp.* The identification of the pest was confirmed through both morphological and molecular methods, including phylogenetic analysis. Bioassays demonstrated that *Metarhizium anisopliae* at a concentration of \(1 \times 10^{10}\) conidia/mL exhibited the highest virulence, achieving a lethal concentration (LC50) of \(2.68 \times 10^{9}\) conidia/mL, while *Beauveria peruviensis* at \(1 \times 10^{14}\) conidia/mL showed a mycosis rate of 99.4% in cadavers.
The findings affirm the identification of *Metamasius hemipterus* as the primary pest affecting sugarcane in the Amazonas region of Peru and highlight the potential of *Metarhizium anisopliae* and *Beauveria peruviensis* as effective biological control agents. This research contributes valuable insights for developing sustainable pest management strategies in sugarcane production, addressing both agricultural productivity and environmental concerns.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significance of sugarcane (Saccharum officinarum) as a vital crop globally, contributing approximately 80% of sugar and 40% of energy production. In Peru, sugarcane plays a crucial role in the agricultural sector, accounting for 3.4% of national production across 141.3 thousand hectares. However, the crop faces severe threats from pests and diseases, particularly the striped sugarcane weevil (Metamasius spp.), which can lead to substantial economic losses—up to 20% of harvestable sugarcane and a 30% reduction in extractable sucrose in affected areas.
The introduction also discusses the ongoing crisis in sugarcane cultivation in the Amazonas region of Peru, exacerbated by resource limitations, climate change, and the prevalence of pests and diseases. The cultivation of older, less productive sugarcane varieties has increased susceptibility to the weevil, which damages both healthy and infested tissues, compromising juice extraction and overall sugar production. Despite the critical nature of this pest, there is a notable lack of effective control strategies in organic agroecosystems. The study aims to address this gap by evaluating the pathogenicity of native and commercial strains of entomopathogenic fungi, specifically Beauveria and Metarhizium, as potential biocontrol agents against the striped sugarcane weevil, thereby contributing to integrated pest management efforts in the region.
Methods
The study employed a Completely Randomized Design (CRD) to investigate the effects of different entomopathogenic strains and conidia concentrations on biological outcomes. The “strain” factor encompassed four levels: Beauveria bassiana, Beauveria peruviensis, Metarhizium anisopliae, and Metarhizium sp., while the “concentration” factor included four levels of conidia: $1 \times 10^9$, $1 \times 10^{10}$, $1 \times 10^{12}$, and $1 \times 10^{14}$ conidia/mL. This design resulted in a total of 17 treatments, each accompanied by a control, with four replicates for each treatment.
Prior to statistical analysis, the assumptions of normality and homogeneity of variances were assessed using the Shapiro-Wilk and Levene tests. The data were then subjected to analysis of variance (ANOVA) to identify significant differences among treatments, utilizing R Studio software (version 4.3.1). In instances where significant differences were detected, the Tukey test was employed for mean comparisons, with a significance threshold set at $p \leq 0.05$.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments and analyses. It highlights significant data trends and outcomes that support the hypotheses outlined in the introduction. The results are quantitatively expressed, often utilizing statistical measures to validate the findings.
Notably, the section may include graphical representations, such as charts or tables, to illustrate the relationships between variables clearly. These visual aids enhance the understanding of the results and provide a comprehensive overview of the data collected. The implications of these findings are discussed in relation to existing literature, emphasizing their contribution to the field and potential applications for future research.
Discussion
In this study, the sugarcane weevil, *Metamasius hemipterus*, was identified using both morphological and molecular techniques, confirming its status as a significant pest in the Amazon region of Peru. Specimens were collected from Bongará and Rodríguez de Mendoza provinces, with a total of 680 adults, 26 pupae, and 38 larvae analyzed. Morphological characteristics were documented, and molecular identification was performed via DNA extraction and amplification of the cytochrome oxidase subunit I (COI) gene, revealing a close phylogenetic relationship with previously reported sequences of *M. hemipterus*. The study also evaluated the efficacy of two native and two commercial entomopathogenic fungi—*Beauveria peruviensis*, *Metarhizium sp.*, *Beauveria bassiana*, and *Metarhizium anisopliae*—in controlling this pest.
Bioassays demonstrated that *Metarhizium anisopliae* at a concentration of \(1 \times 10^{10}\) conidia/mL achieved the highest mortality rate of 77.5% in the first trial and 75% in the second, establishing it as the most effective treatment. The median lethal concentration (LC50) for this strain was determined to be \(2.68 \times 10^{9}\) conidia/mL, significantly lower than that of the other fungi tested. Additionally, *Beauveria peruviensis* exhibited high mycosis rates, reaching 100% at the highest concentration, indicating its potential as a biological control agent. These findings underscore the importance of utilizing entomopathogenic fungi in integrated pest management strategies for sugarcane crops, contributing to sustainable agricultural practices in the region.