Isolation of native strains of entomopathogenic fungi from agricultural soils of northeastern Mexico and their virulence on Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae)

Authors

  • Fatima Lizeth Gandarilla-Pacheco Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Biológicas – Instituto de Biotecnología. Pedro de Alba s/n, Cd. Universitaria, C.P. 66450, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, Mexico
  • Erick de Jesús de Luna-Santillana Instituto Politécnico Nacional, Centro de Biotecnología Genómica, Laboratorio de Medicina de Conservación, Blvd. del Maestro s/n esq., Elías Piña, Col. Narciso Mendoza, C.P. 88710, Reynosa, Tamaulipas, Mexico
  • María Elizabeth Alemán-Huerta Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Biológicas – Instituto de Biotecnología. Pedro de Alba s/n, Cd. Universitaria, C.P. 66450, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, Mexico
  • Ricardo Pérez-Rodríguez Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Biológicas – Instituto de Biotecnología. Pedro de Alba s/n, Cd. Universitaria, C.P. 66450, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, Mexico
  • Isela Isela Quintero-Zapata Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Biológicas – Instituto de Biotecnología. Pedro de Alba s/n, Cd. Universitaria, C.P. 66450, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, Mexico

Keywords:

beet armyworm, toxicity, M. anisopliae, metamorphosis, B. bassiana

Abstract

Spodoptera exigua Hübner (Lepidoptera: Noctuidae) is considered a polyphagous pest distributed worldwide with a wide range of hosts, and is also considered a serious plague for vegetables and ornamentals. The objective of this study was to explore the occurrence of entomopathogenic fungi in agricultural soils from Mexico and to evaluate its virulence and effect on the life cycle of S. exigua. Selected isolates (HEB1 and γ01) were used to perform toxicity bioassays on neonatal larvae of S. exigua; additionally, the GHA (Beauveria bassiana), Pfr-612 (Cordyceps fumosorosea), Ma, and 2 isolates HIB-11 and HIB-12 (Metarhizium anisopliae) were included to obtain the median lethal concentration (LC50) and the median lethal time (LT50). Also, the life cycle of the surviving individuals was followed up after treatment to document the effects of the entomopathogenic fungi application. The isolates belong to 2 different species, which are Beauveria bassiana (Bals.-Criv.) Vuill. (Hypocreales: Cordycipitaceae) and Cordyceps fumosorosea (Wize) Kepler, B. Shrestha & Spatafora (Hypocreales: Cordycipitaceae) (formerly Isaria fumosorosea). In toxicity tests, the isolate HIB-12 of Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin (Hypocreales: Cordycipitaceae) showed better mortality results against S. exigua than the other fungi evaluated with LC50 of 3.17 × 106 conidia per mL. The lethal time of LT50 oscillated between 3 to 5 d and the HIB-12 isolate had the lowest lethal time (3.15 d). During the monitoring of the biological cycle after treatment, the greatest interruption of the metamorphosis was caused by the GHA strain, while the Ma strain was the one that induced the slightest interruption of the biological cycle. These results show the feasibility of using strains of M. anisopliae for control of larval stages of S. exigua and their possible formulation for agricultural use, as well as opening a way for the exploration and research of mechanisms or metabolites involved in the interruption of metamorphosis due to the application of entomopathogenic fungi, specifically B. bassiana.

 

Resumen

Spodoptera exigua Hübner (Lepidoptera: Noctuidae) se considera una plaga polífaga, distribuida en todo el mundo que tiene una amplia gama de hospedadores, siendo una plaga grave de vegetales y ornamentales. El objetivo de este estudio fue explorar la aparición de hongos entomopatógenos en suelos agrícolas de México, y evaluar su virulencia y su efecto en el ciclo de vida de S. exigua. Los aislados seleccionados (HEB1 y γ01) se utilizaron para realizar bioensayos de toxicidad sobre larvas neonatas de S. exigua, adicionalmente se incluyeron las cepas de colección GHA, Pfr-612, Ma, y dos aislados HIB-11 e HIB-12, para obtener la concentración letal media (CL50) y el tiempo letal medio (TL50). Adicionalmente, los individuos sobrevivientes post tratamiento se le dio seguimiento a su ciclo de vida para documentar los efectos de la aplicación de los entomopatógenos. Se encontraron hongos entomopatógenos en el 60% de las muestras de suelo. Los aislamientos obtenidos pertenecen a dos especies diferentes, Beauveria bassiana (Bals.-Criv.) Vuill. (Hypocreales: Cordycipitaceae) y Cordyceps fumosorosea (Wize) Kepler, B. Shrestha & Spatafora (Hypocreales: Cordycipitaceae) (Isaria fumosorosea). En los ensayos de toxicidad, el aislamiento HIB-12 de Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin (Hypocreales: Cordycipitaceae) mostró mejores resultados de mortalidad contra S. exigua que los otros hongos evaluados con una CL50 de 3.17 × 106 conidios por mL. Respecto al TL50 este osciló entre los tres y cinco días y fue el aislado HIB-12 el que obtuvo el menor tiempo letal (3.15 días). En el monitoreo del ciclo biológico después del tratamiento, la mayor interrupción de la metamorfosis fue causada por la cepa GHA, mientras que la cepa Ma fue la que indujo la menor interrupción del ciclo biológico. Estos resultados muestran la factibilidad de utilizar cepas de M. anisopliae para el control de estadios larvarios de S. exigua y su posible formulación para uso agrícola, así como también abren un camino para la exploración y búsqueda de los mecanismos o metabolitos involucrados en la interrupción de la metamorfosis por efecto de la aplicación de hongos entomopatógenos, específicamente B. bassiana.

Key Words: beet armyworm; Beauveria bassiana; toxicity; Metarhizium anisopliae; metamorphosis

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Author Biography

Isela Isela Quintero-Zapata, Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Biológicas – Instituto de Biotecnología. Pedro de Alba s/n, Cd. Universitaria, C.P. 66450, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, Mexico

Researcher professor

 

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Published

2022-01-23

Issue

Vol. 104, No. 4 (December 2021)

Section

Research Papers

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