Beauveria bassiana: Böcekleri Enfekte Eden Mantar ve Biyolojik Mücadele

Beauveria bassiana bir böceğe dışarıdan, kutikula denen dış örtüyü doğrudan delerek girer; enfeksiyonun ilk ve belki belirleyici teması sporla böceğin yüzeyi arasında kurulur (Ortiz-Urquiza ve ark., 2013). Yüzlerce böcek türünde hastalık yapabilen bu askomiset, ticari olarak mikoinsektisit hâlinde de üretilmektedir (Xiao ve ark., 2012). Böcek patojeni mantarların yol açtığı enfeksiyonlar ayrıca hastalıkların mikroplarla açıklandığı ilk kuramlardan birine zemin hazırlayan gözlemler arasında yer almıştı (Ortiz-Urquiza ve ark., 2013). Bu yazı enfeksiyonun adımlarını, mantarın böcek bağışıklığından nasıl saklandığını ve biyolojik mücadele araştırmalarının nereye vardığını literatürden aktarıyor.

Tek bir tür mü, birkaç soy mu?

Adın arkasındaki çeşitlilik sanılandan geniştir: Beauveria cinsinde biçimsel ayırt edici özellik az olduğu için tür tanımı zordur; çekirdek DNA dizileriyle yapılan bir filogenetik çalışmada B. bassiana'nın tek bir soy olmadığı, birbiriyle akraba olmayan iki soydan oluştuğu gösterilmiştir (Rehner ve ark., 2005). Aynı çalışmada bu iki soyun böcek konaklarıyla ilişkisinin esasen rastgele olduğu, yani türün belirli bir konağa özgü olmadığı görülmüştür (Rehner ve ark., 2005).

Genom da akrabalığı gösterir. B. bassiana genomunu dizileyen araştırmacılar, askomisetlerde böcek patojenliğinin birden fazla kez ve birbirine yakınsayarak evrildiğini, türün yakın akrabası Cordyceps militaris gibi heterotalik olduğunu, ancak eşeyli evresine az rastlandığını bildirmiştir (Xiao ve ark., 2012). Heterotalizmin ne anlama geldiğini mantarlarda eşleşme tipleri yazısında anlattık. Akraba türü Cordyceps mantarı yazısında, karınca davranışını değiştiren başka bir böcek patojenini ise zombi karınca mantarı Ophiocordyceps yazısında bulabilirsiniz.

Kutikulayı aşmak

Enfeksiyon yüzeyde başlar. Böcek patojeni mantarlar konak yüzeyindeki işaretleri tanıyıp tutunacak mekanizmalar geliştirmiştir; bu uyum lipaz ve esterazlar, katalazlar, sitokrom P450'ler, proteazlar ve kitinazlar gibi enzimlerin, apresorium denen özel enfeksiyon yapılarının ve enfeksiyonu kolaylaştıran ikincil metabolitlerin üretimini kapsar (Ortiz-Urquiza ve ark., 2013). Sporun yüzeyindeki su itici protein katmanını hidrofobin nedir yazısında, kitinazların hedefi olan polimeri kitin nedir yazısında ele aldık.

Böcek de boş durmaz. Aynı derlemeye göre böcekler patojeni kutikulayı aşmadan durdurmak için dış yüzeyde antimikrobiyal lipit, protein ve metabolitler üretir, gelişim sırasında kutikulasını değiştirir, temizlenme davranışı gösterir ve başka mikroplardan destek alabilir (Ortiz-Urquiza ve ark., 2013). Yazarlar yüzeydeki bu karşılaşmayı, mantarın başarılı enfeksiyonu ile konağın başarılı savunması arasındaki sonucu belirleyebilecek etkileşim olarak tanımlar (Ortiz-Urquiza ve ark., 2013).

Hemolenfte bağışıklıktan saklanmak

Kutikulayı geçen mantar, böceğin kan sıvısı olan hemolenfte hif gövdeleri denen hücrelerle çoğalır ve bu hücrelerin yüzeyinde bulunan ya da salgılanan lakkaz 2 enzimi bir laboratuvar çalışmasında reaktif oksijen türlerini gidermiş ve böceğin fenoloksidaz savunma zincirine müdahale etmiştir; genin silinmesi böceğe karşı virülansı düşürmüş, fazla ifadesi artırmıştır (Lu ve ark., 2021). Aynı çalışmada enzimin hücre yüzeyinde patojene ait moleküler örüntüleri maskeleyerek bağışıklık sisteminin mantarı tanımasını zorlaştırdığı öne sürülmüştür (Lu ve ark., 2021). Lakkazın odun çürüten mantarlardaki işlevini lakkaz enzimi yazısında anlattık.

Küçük moleküller de bu saklanmaya katılır. B. bassiana'dan 50 yılı aşkın süre önce tanımlanan bir bibenzokinon olan oosporeinin yedi genlik bir poliketit sentaz yoluyla üretildiği gösterilmiş; böcek deneylerinde bu molekülün virülans için gerekli olduğu ve konak bağışıklığından kaçarak mantarın böcek içinde çoğalmasını kolaylaştırdığı bulunmuştur (Feng ve ark., 2015).

Toksinler ve genomdaki silah deposu

Mantarın adını taşıyan siklik depsipeptit beauverisin, BbBEAS adlı ribozom dışı peptit sentetaz tarafından üretilir; bu geni taşımayan bir suşla üç böcek türünde yapılan karşılaştırmalı enfeksiyon deneylerinde beauverisinin virülansta anlamlı ama vazgeçilmez olmayan bir rol oynadığı görülmüştür (Xu ve ark., 2008). Genom analizinde ise türün konak yelpazesi ve patojenlik stratejisiyle ilişkili gen ailesi genişlemeleri, çok sayıda bakteri benzeri toksin ve efektör tipi protein saptanmıştır (Xiao ve ark., 2012).

Biyolojik mücadele araştırmaları

Araştırmaların arkasında kimyasal böcek öldürücülere karşı gelişen direnç sorunu var: virülans genlerini derleyen bir çalışma, genetik direncin hızla yayılması nedeniyle kimyasal pestisitlerin sınırlı süre etkili kaldığını ve tek gene dayalı direncin gelişme olasılığı daha düşük biyolojik mücadele ajanlarına yönelmek gerektiğini belirtir; yazarlar enfeksiyon sürecini ayrı adımlara bölerek her adımdaki genleri özetler (Valero-Jiménez ve ark., 2016). Nematodlara karşı incelenen başka bir mantar grubunu nematod yakalayan mantarlar yazısında bulabilirsiniz.

Üretim tarafını derleyen bir çalışmaya göre B. bassiana kitlesel olarak çoğunlukla katı hâl fermantasyonuyla, su itici havai konidiler elde edecek biçimde üretilir; formülasyon ise birçok ülkede hâlâ bir darboğazdır (Mascarin ve ark., 2016). Aynı derleme mantarın tek başına bir çözüm olarak değil, entegre zararlı yönetiminde birçok araçtan biri olarak konumlandırılması gerektiğini vurgular (Mascarin ve ark., 2016).

Yeni bir araştırma hattı, bu mantarları bitkinin içine yerleştirmektir. 85 makaleyi tarayan bir derleme, böcek patojeni mantarların etkinliğinin ultraviyole ışığa ve düşük neme duyarlılık nedeniyle sınırlı kaldığını, bunları endofit olarak bitkiye yerleştirmenin bu engelleri aşabileceğini, ancak bitki içindeki kolonizasyonun yerel ve geçici göründüğünü bildirir (Vega, 2018). Bitki dokusunda belirti vermeden yaşayan mantarları endofit mantarlar yazısında, odun içinde böceklerle ortak yaşayan mantarları ise ambrosia böcekleri yazısında ele aldık.

Bilimsel referanslar

Feng, P. et al. (2015). Fungal biosynthesis of the bibenzoquinone oosporein to evade insect immunity. Proc Natl Acad Sci U S A, 112(36), 11365-70. PMID 26305932. DOI 10.1073/pnas.1503200112.

Lu, Z. et al. (2021). Multifunctional role of a fungal pathogen-secreted laccase 2 in evasion of insect immune defense. Environ Microbiol, 23(2), 1256-1274. PMID 33393158. DOI 10.1111/1462-2920.15378.

Mascarin, G.M. et al. (2016). The production and uses of Beauveria bassiana as a microbial insecticide. World J Microbiol Biotechnol, 32(11), 177. PMID 27628337. DOI 10.1007/s11274-016-2131-3.

Ortiz-Urquiza, A. et al. (2013). Action on the Surface: Entomopathogenic Fungi versus the Insect Cuticle. Insects, 4(3), 357-74. PMID 26462424. DOI 10.3390/insects4030357.

Rehner, S.A. et al. (2005). A Beauveria phylogeny inferred from nuclear ITS and EF1-alpha sequences: evidence for cryptic diversification and links to Cordyceps teleomorphs. Mycologia, 97(1), 84-98. PMID 16389960. DOI 10.3852/mycologia.97.1.84.

Valero-Jiménez, C.A. et al. (2016). Genes involved in virulence of the entomopathogenic fungus Beauveria bassiana. J Invertebr Pathol, 133, 41-9. PMID 26628209. DOI 10.1016/j.jip.2015.11.011.

Vega, F.E. (2018). The use of fungal entomopathogens as endophytes in biological control: a review. Mycologia, 110(1), 4-30. PMID 29863999. DOI 10.1080/00275514.2017.1418578.

Xiao, G. et al. (2012). Genomic perspectives on the evolution of fungal entomopathogenicity in Beauveria bassiana. Sci Rep, 2, 483. PMID 22761991. DOI 10.1038/srep00483.

Xu, Y. et al. (2008). Biosynthesis of the cyclooligomer depsipeptide beauvericin, a virulence factor of the entomopathogenic fungus Beauveria bassiana. Chem Biol, 15(9), 898-907. PMID 18804027. DOI 10.1016/j.chembiol.2008.07.011.

Bu içerik bilgilendirme amaçlıdır, tıbbi tavsiye niteliği taşımaz. Herhangi bir sağlık kararı almadan önce hekiminize danışınız. Fonksiyonel mantarlar ilaç değildir ve hastalıkların tedavisinde kullanılamaz.

Atıf yapılan kaynak: 9  |  Yöntem: Editöryel Politika  |  Referanslar: Bibliyografya