Biologická ochrana (17): Bakteriální a houbové metabolity - široce účinné látky proti mandelinkám, mšicím a plzákům

02. 03. 2026 Ing. Jiří Nermuť, Ph.D.; Biologické centrum AV ČR, v.v.i. Škůdci Zobrazeno 390x

Bakterie a houby jsou všudypřítomné organizmy, kterým se nelze vyhnout. Mnohé z nich jsou i přirozenou součástí našich těl, pomáhají nám, způsobují ale i choroby, nebo nás jenom využívají pro transport. Rostliny na tom nejsou jinak. Snad jen ten transport u nich odpadá. Podle různých zdrojů tvoří houby a bakterie asi 80 % biomasy všech živých organizmů v půdě.

Pro lepší představu, na jednom ha půdy se ve svrchních 15 cm vyskytuje asi 2 600 kg bakterií a 2 000 kg hub, tj. odhadem cca 2×10¹⁸, respektive 8×10¹⁶ jedinců. Čísla naprosto mimo lidskou představivost. Všechny tyto organizmy musí v daném prostředí společně existovat, v tom jim pomáhá kromě jiného i obrovská paleta produkovaných sekundárních metabolitů.

To jsou nejrůznější bioaktivní látky, které organizmus sice nepotřebuje pro zajištění vlastních životních pochodů, ale dávají mu značnou konkurenční výhodu. My lidé jsme se poměrně rychle naučili využívat výhod a plodů sekundárního metabolizmu jak bakterií a hub, tak i rostlin. V době chřipkové sezony si neváháme uvařit bylinkový čaj, a pokud nás postihne zánět nebo angina, rádi sáhneme po některém z dostupných antibiotik, kde využíváme bioaktivních produktů sekundárního metabolizmu rostlin nebo hub a bakterií. V ochraně rostlin tyto látky dlouho platily za poněkud přehlíženou skupinu, ale v posledních letech, kdy roste poptávka po přírodě šetrnějších a bližších metodách ochrany, se ve velkém vrací na scénu. Rostlinné pesticidy určitě nemusíme čtenářům Agromanuálu představovat, látky produkované houbami a bakteriemi bychom si ale přiblížit mohli.

Bakteriální metabolity

S aplikacemi bakterií na list či do půdy za účelem využití jejich antagonistických schopností, nebo schopností zpřístupnit rostlinám různé živiny, se v poslední době doslova roztrhl pytel. Přímá aplikace bakteriálních metabolitů už takovou popularitu ale nemá, i když také v téhle skupině bychom na přinejmenším jeden vskutku ikonický příklad narazili.

Mám na mysli spinosad, přesněji spinosyn A a spinosyn D, které původně byly izolovány jako látky produkované bakterií Saccharopolyspora spinosa v 80. letech minulého století. V ČR asi není zemědělec, který by přípravek Spintor na bázi spinosadu někdy nevyužil, nebo o něm alespoň neslyšel.

Řadu přírodních látek, které mají obrovský potenciál pro zemědělství, a nejen to, produkují i bakterie rodů Xenorhabdus a Photorhabdus. Tyto bakterie jsou symbionty entomopatogenních hlístic, neboli hlístovek. Hlístovky žijí v symbióze každá se svým druhem bakterie. Když infekční larvy hlístovek najdou vhodného hostitele, vstoupí do jeho těla a uvolní své symbiotické bakterie. Tyto bakterie následně produkují nejen metabolity, které zabíjejí hostitele, ale také řadu dalších látek. Sekundární metabolity jsou produkované ve stacionární fázi růstu a vykazují biologickou aktivitu proti mnoha organizmům. Působí jako baktericidy a bakteriostatika a mají také antifungální účinky, např. proti Rhizoctonia solani nebo Phytophthora infestans a Fusarium oxysporum. Byly také zaznamenány velmi dobré účinky proti fytofágním háďátkům a prvokům. Pro ochranu proti hmyzím škůdcům je však klíčový zejména jejich insekticidní účinek. Toxické sloučeniny mohou zabíjet například housenky motýlů, jako je Manduca sexta, nebo některé komáry. Některé z produkovaných látek pak efektivně chrání mrtvolku hostitele před mrchožrouty. Tohoto efektu se úspěšně využívá, zatím jen v pokusném měřítku, jako způsobu, jak zabránit poškození rostlin škodlivými plži, jako jsou slimáčci rodu Deroceras nebo plzáci rodu Arion, invazního plzáka španělského nevyjímaje.

Nedávná studie z naší laboratoře ukazuje, že metabolity izolované z některých bakterií rodu Xenorhabdus kmen CHIN jsou velmi účinné a smrtící pro mšici broskvoňovou nebo mšici chmelovou, které patří mezi významné přenašeče virových chorob mnoha plodin. Některé z metabolitů produkovaných těmito bakteriemi jsou známé svými insekticidními účinky. Jsou to například fabclaviny a rhabdopeptidy. Za insekticidním účinkem směsí metabolitů může být ale také přítomnost proteinu označeného jako HIP57. Ten je prokazatelně insekticidní vůči larvám motýlů a velmi pravděpodobně účinkuje i na jiný hmyz. Toxin výrazně poškozuje imunitní odpověď hmyzu, následkem čehož škůdce hyne.

Další metabolity, které se nám podařilo získat, a které zabíjejí mšice, jsou produkovány kmenem SGI197. Ten vyniká produkcí několika sloučenin s antimikrobiální aktivitou, jako jsou PAX lipopeptidy a xenocoumacin II. Ačkoli tyto sloučeniny nejsou insekticidní, mohou nepřímo potlačit vývoj a životaschopnost mšic tím, že poškodí jejich bakteriálního endosymbionta Buchnera aphidicola. Mšice bez endosymbionta mají výrazně pomalejší vývoj a snížený počet potomků. Důvodem je fakt, že symbiont mšici poskytuje esenciální aminokyseliny, které se v její potravě nevyskytují. Některé frakce směsí metabolitů, produkovaných touto bakterií, pak dokonce vykazují vynikající antibiotickou účinnost. V testech vycházejí srovnatelné či lepší než známé široce používané antibiotikum kanamycin. A jelikož zároveň nevykazují toxicitu pro buňky savců, možná se blýská na lepší časy i v jiných oblastech než jen v ochraně rostlin.

Bakteriální metabolity lze snadno získat kultivací v tekutých médiích

Submerzně lze kultivovat i houby jako tuto Beauveria bassiana

Metabolity hub

Podobně jako bakterie, i houby při svém růstu produkují obrovské množství různých bioaktivních sekundárních metabolitů, toxických proteinů a enzymů. Ty jim pomáhají nejen překonat imunitní systém hmyzu nebo zabít hostitele, ale také modifikovat chování infikovaných jedinců. Bioaktivní sloučeniny, jako jsou malé peptidy nebo terpeny, mají jak antifeedantní, tak i repelentní nebo insekticidní účinky. Například destruxiny produkované houbou Metarhizium anisopliae mohou způsobit paralýzu a smrt mnoha druhů hmyzu. Efrapeptin získaný z houby Tolypocladium sp. zase inhibuje mitochonriální ATPázu, enzym důležitý v procesu tvorby energie. Mnoho bioaktivních metabolitů s potenciálním zemědělským využitím produkuje také Beauveria bassiana, která sama o sobě patří k nejvyužívanějším houbám v biologické ochraně rostlin. Filtrát z tekutého kultivačního média s touto houbou výborně hubí mšici broskvoňovou a další drobné hmyzí škůdce. Není to ale tak snadné, jak by se na první pohled mohlo zdát. Různá kultivační média totiž houbu stimulují k tvorbě různě odlišných látek, a tak filtrát z PDB kultur způsobil 78% mortalitu mšic, zatímco filtrát z Adámkova média dosáhl až 100% mortality během tří dnů. Jedním z možných vysvětlení takto dobrého účinku může být přítomnost chitinázy v extraktech z B. bassiana. Tyto enzymy výrazně poškozují kutikulu mšic a vedou k jejich smrti. Podobné výsledky jsou známé i u houby Lecanicillium lecanii, která je rovněž součástí různých preparátů pro biologickou ochranu.

Přímý účinek houbových metabolitů na mšice byl pozorován též u houby Cladosporium cladosporioides, která produkuje kromě řady jiných metabolitů i kyselinu olejovou. Ta má dobrý účinek na mšici bavlníkovou a další druhy. Stejná mšice pak byla modelovým škůdcem i v dalších studiích, které potvrdily vynikající insekticidní účinky i v případě extraktů z houby Purpureocillium lilacinum. Tyto extrakty výrazně snížily aktivitu některých enzymů (např. aminotransferáz) a zvýšily aktivitu fenoloxidázy. V obou případech se jedná o závažné poškození metabolizmu a imunitního systému hmyzu, který vede k úhynu zasažených jedinců.

Bakterie a houby v ochraně rostlin

Bakterie i houby se v biologické ochraně proti hmyzím škůdcům, a nejen jim, používají stále častěji. Použití živých bioagens, ať už mikro nebo makro organizmů, je však často limitováno na uzavřené prostory s řízenými podmínkami nebo na velmi malé intenzivní plochy plodin s vysokou pěstitelskou hodnotou. V klasickém polním zemědělství je využití například entomopatogenních hub velmi problematické. I když by značná část zemědělců ráda tyto přípravky využívala, realita je jiná. Potvrzují to i výsledky našich vlastních pokusů s aplikacemi houby B. bassiana proti mandelince bramborové. Zatímco v laboratorních pokusech jsou výsledky excelentní, a v nádobových pokusech stále mimořádně uspokojující s mortalitou atakující 100 %, ve chvíli, kdy vstoupíme do polního pokusu, účinnost rapidně klesá až na úroveň 20–30 %, což je pro praxi zcela nepřijatelné. Důvodů pro tento stav je jistě mnoho. Problematická je už sama aplikace fungicidů, které mohou potlačovat nejen původce plísně bramboru, ale také entomopatogenní houbu. Najít kompromis bude v tomto případě asi nesmírně těžké, ne-li zcela nemožné. Dalším problémem jsou pak samotné klimatické podmínky, které nelze v polních podmínkách téměř nijak ovlivnit. Citlivé bioagens pak má oproti laboratoři možnost uplatnění nesmírně ztíženou.

První skleníkové pokusy s repelencí plzáků bakteriálními metabolity

Pokusné aplikace metabolitů na mšice probíhají v kelímcích v Potterově postřikovací věži

Závěr

Jak z toho ven a existuje vůbec nějaké řešení? Buďme optimisté, řešení se určitě najde, právě jsme si ho představili. Jedním ze způsobů, jak využít palety přírodních látek v polním hospodaření je studium a následné zavádění bakteriálních a houbových metabolitů do zemědělské praxe. Vhodně formulované přírodní látky mohou v polních podmínkách přinést stejné účinky jako syntetické pesticidy, některé vlaštovky to ostatně potvrzují. Intenzivní výzkum těchto látek a možností jejich využití v zemědělství probíhá v laboratořích Biologického centra AV ČR ve spolupráci s Fakultou zemědělskou a technologickou Jihočeské univerzity a společností INEF BioP. Bude-li se práce dařit, určitě se můžeme v dohledné budoucnosti těšit na nové přípravky, které nám pomohou s regulací populací mšic, mandelinky bramborové nebo škodlivých plzáků.

Tento článek byl vytvořen s finanční podporou programu Interreg Bavorsko - Česko v rámci projektu BYCZ01-039 AIIC.