PF_72_100_grey_tr ubz_cz_black_transparent
BIOTECHNOLOGIE
A PRAKTICKÉ VYUŽITÍ ŘAS A HUB
Úvod do biotechnologií • Kultivace sinic, řas a hub
• Sinice a řasy jako doplňky stravy • Výroba biopaliv pomocí sinic a řas
• Genové a metabolické inženýrství sinic a řas
• Jedlé houby a jejich pěstování • Jedovaté houby a otravy
• Léčivé látky hub a využití ve farmacii • Houby v potravinářských technologiích
• Kvasinky jako expresní systém v molekulárních biotechnologiích
• Využití hub v zemědělství, biocontrol agents • Další způsoby využití hub
• Hospodářské škody působené houbami
PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA MASARYKOVY UNIVERZITY
ÚSTAV BOTANIKY A ZOOLOGIE

VYUŽITÍ HUB V ZEMĚDĚLSTVÍ
SYMBIÓZY S HOUBAMI V PĚSTOVANÝCH KULTURÁCH
V jakékoli člověkem vytvořené kultuře (polní i lesní porosty) pěstované rostliny žijí ve vzájemných
vztazích a neustálých interakcích s jinými organismy, tvořícími půdní společenstvo.
Jejich růst je ovlivňován i saprotrofními houbami, které s nimi nemusí být v přímém kontaktu, ale
mít příznivý vliv na rostliny díky produkci hormonů, kompetiční eliminaci „škodlivých“ organismů a
dekompoziční aktivitě, vedoucí k tvorbě minerálních látek nebo uvolňování organických živin.
Nakonec i po odumření houbových těl dojde k obohacení půdy o živiny – toho je využíváno
i v přípravě některých hnojiv (Biosol obsahuje zbytkovou biomasu Penicillium chrysogenum z výroby
penicilínu).
Zásadní vliv mají ale symbiotické vztahy v rhizosféře, a to především s bakteriemi, aktinomycety a
mykorhizními houbami.

Přínosem mykorhizní symbiózy je kromě přímé výměny živin (využití organických zdrojů dusíku =>
nižší potřeba užívání hnojiv) též stimulace rozvoje dalších složek rhizosférní mikrobioty a jejich
metabolické aktivity (projevující se především v produkci enzymů). Mimoto má růst mykorhizních hub
v půdě význam pro její stabilizaci – nejde jen o mechanické zpevnění půdy, ale také o eliminaci
eroze a vymývání živin.
Na různé druhy rostlin jsou aplikovány komerčně vyráběné preparáty (v ČR firma Symbiom), obsahující
diaspory hub, produkované nesterilně (napěstované na rostlinách) nebo sterilně (na kořenech, které
jsou samostatně pěstované na agaru díky vložení plazmidu Ri z Agrobacterium rhizogenes). Diaspory
jsou v pevné formě aplikovány do výsadbových jamek nebo míchány do substrátů pro kultivaci, kde se
musí během několika týdnů dostat do kontaktu s nově rostoucími kořeny. Alternativou jsou přípravky
v gelové formě, do kterých je možné namočit prostokořennou sadbu nebo kořenové baly.

V kulturách dřevin (listnatých i jehličnatých), zejména v mírných pásech, se pro zvýšení rychlosti
růstu a odolnosti k vlivům prostředí (abiotickým i biotickým) významně uplatňují ektomykorhizní
houby (= ECM; u nás Amanita rubescens, Inocybe lacera, Laccaria laccata a L. proxima, Hebeloma
spp., Paxillus involutus, Suillus luteus, Pisolithus arhizus, Thelephora terrestris, Melanogaster
ambiguus).
laccaria-sp thelephora-terrestris
Foto Michal Juříček, http://www.sci.muni.cz/botany/mycology/laccaria-laccata.htm
Thelephora terrestris
Ve světě je mykorhiza významným přínosem v (semi-)aridních oblastech (např. v Mediteránu
mykorhizace Pinus pinea, P. pinaster, Quercus ilex); kromě výše uvedených hub jsou v některých
oblastech pěstovány porosty dubů nebo lísek s lanýži nejen na jídlo, ale i jako „mykorhizní školky“
pro programy zalesňování odlesněných území.
pisolithus_arrhizus_bv6064_josef_hlasek
Foto Josef Hlásek, http://www.hlasek.com/pisolithus_arrhizus_bv6064.html
Pisolithus arhizus
Foto Markéta Štreitová, http://www.sci.muni.cz/botany/mycology/thelephora-terrestris.htm
Laccaria laccata

V praxi lze ECM houby napěstovat na pevných substrátech nebo tekutých médiích a následná umělá
mykorhizace semenáčků je s úspěchem využívána zejména při zalesňování substrátů, kde chybí
přirozená mykobiota – půd osidlovaných de novo (výsypky, spáleniště, zplanýrovaná místa) nebo
narušených (např. v oblastech zasažených imisemi).
Důležité je, aby pro umělou mykorhizaci byly použity druhy hub (případně konkrétní kmeny) s dobrou
schopností adaptace na cílové půdě (zejména je-li zalesňování spojeno s potřebou remediace po
ukončení těžby nebo průmyslové výroby). Umělá mykorhizace má šanci na úspěch (přežití dřevin i hub
s následnou sukcesí v dalších letech) zejména při vysazení do půd, kde přirozená mykobiota chybí;
naopak v půdách se zavedeným společenstvem ECM hub nebo velkým množstvím přirozeného inokula se
„nové“ houby nemusejí kompetičně prosadit. Opačným extrémem může být invazní šíření nově zavedeného
symbionta – z obou těchto důvodů lze doporučit užití hub, které se přirozeně vyskytují na daných
půdách.

Endomykorhizní houby (Glomeromycota tvořící arbuskulární mykorhizu) mohou být napěstovány na
kořenech rostlin a vytvořené chlamydospory pak aplikovány v kulturách jako biohnojivo. Přínos
těchto hub je dvojí: podporují zakořenění rostlin a přispívají k jejich výživě, ale též zvyšují
jejich odolnost vůči suchu a díky produkci glomalinu se podílejí na zpevnění půdy.
Stopkovýtrusné houby z rodů Rhizoctonia, Tulasnella, Sebacina nebo Ceratobasidium jsou nezbytné pro
klíčení rostlin z čeledi Orchidaceae. Obalení semen hmotou s napěstovaným inokulem je využíváno při
množení vstavačovitých a jejich vysazování do přirozených podmínek.
tulasnella-orchid-symbiosis-establishment-1 tulasnella-orchid-symbiosis-establishment-2
tulasnella-orchid-symbiosis-establishment-3
Zdroj: Enrico Ercole, Michele Rodda, Mariangela Girlanda, Silvia Perotto: Establishment of a
Symbiotic in vitro System between a Green Meadow Orchid and a Rhizoctonia-like Fungus;
http://www.bio-protocol.org/e1482

"BIOLOGICKÝ BOJ" PROTI ROSTLINNÝM "ŠKŮDCŮM"
Termínem "biologický boj" bývá označována snaha o potlačení organismů, které z lidského pohledu
představují "škůdce". Velký význam v tomto případě mají druhy využitelné při regulaci celých
populací hostitelů.
Jako mykoherbicidy pro eliminaci plevelů v porostech kulturních plodin lze využít fytopatogenní
houby – obvykle nezlikvidují plevelné druhy úplně (tím by si zároveň zrušily hostitele), ale oslabí
je nebo omezí v růstu => kompetiční síla plevelů je oslabena na úroveň, která již není pro
pěstované plodiny nebezpečná.
Vedle plevelů v pěstovaných kulturách je ještě jedna „ekologická skupina“ rostlin, jejíž eliminace
je v různých částech světa žádoucí – invazní rostliny. Lze předpokládat, že v souvislosti
s klimatickými změnami mohou nepůvodní rostliny nalézat vhodné podmínky v nových oblastech a
vytlačovat původní vegetaci. (Příklad ze světa: když původní společenstva dřevin /C3 rostliny/
v Jižní Americe nahradí invazní trávy z Afriky, mohou být i samy nositeli dalších změn klimatu.)
Rostliny zavlečené (nebo přirozeně se šířící) do nových oblastí navíc mohou být ještě silnější (mít
vyšší fitness) než „doma“, pokud v nové oblasti nemají své přirozené patogeny. V tom případě ani
nevadí, že často při šíření „ztratí“ i své přirozené endofyty – ty v původních podmínkách působí i
jako „bodyguardi“ (schopní eliminovat patogenní houby a tím „chránit“ svou hostitelskou rostlinu),
při absenci patogenů již v tomto ohledu nejsou potřební a pro rostlinu je vlastně „výhra“, že už se
s nimi nemusí dělit o živiny.

Klasický „biologický boj“ (CBC = classical biological control) spočívá v dovozu a vysazení
přirozených „nepřátel“ cílových rostlin z oblastí jejich původního výskytu. (Můžeme se též setkat
s pojmem „intelligent introduction of counter-pests“, vyjadřujícím, že jde o protiklad k aplikaci
generalistů – patogenů nebo predátorů, kteří v cílovém ekosystému mohou způsobit víc škody než
užitku.) Získání takových hub nemusí být jednoduché – pokud plevele nebo invazní rostliny ve své
domovině nemají ekologický nebo ekonomický význam, kolikrát chybějí informace o jejich patogenech.
Navazující proces testování patogenity a specificity potenciálních „biocontrol agents“ může
probíhat v jejich domovské oblasti nebo v cílové zemi – v tom případě testování vyžaduje přísná
karanténní opatření; tato práce je časově nejnáročnější a nejnákladnější. Je-li patogen shledán
dostatečně specifickým (bez rizika pro rostliny příbuzné těm „cílovým“) v laboratorních podmínkách,
pokusných kulturách i v terénu, může pro něj být vydáno „vyhodnocení rizik“ (PRA = pest risk
assessment), shrnující získané poznatky. Na základě tohoto dokumentu může být následně „vypuštěn“
do přírody (cílových porostů nebo kultur); celý proces může mít různý průběh v různých zemích dle
lokální legislativy.

Ideální herbicidní patogen vykazuje značnou hostitelskou specificitu, schopnost tvořit velké
množství spor (nejlépe roznášených větrem => plošné rozšíření) i stadium schopné přežít vymizení
hostitele. Lze tak využít zejména biotrofní parazity (případně hemibiotrofní); zřejmě
nejvhodnějšími houbami pro tento účel jsou rzi.
mycosphaerella-fallopia_fig-6-3
Pokud jde o CBC a její legislativní rámec, Evropa spíše zaostává, resp. využití houbových patogenů
se těžkopádně prosazuje (tento „biologický boj“ spadá v direktivě EU pod regulaci chemických
pesticidů).
„Vlajkovou lodí“ je výzkum možností eliminace křídlatky Reynoutria japonica (dnes je rod vřazen
do rodu Fallopia – opletka); neosvědčily se heteroecické rzi z Japonska, ale vhodnými patogeny by
mohly být hemibiotrofní houby z rodu Mycosphaerella (Capnodiales).
Harry C. Evans: Biological control of weeds of fungi. In: F. Kempken (ed.): The Mycota XI.
Agricultural applications (2nd ed., 2013), pp. 145–172.

Zajímavou historii má „biologický boj“ proti netýkavce Impatiens glandulifera na britských
ostrovech: v herbáři v Kew se nacházela položka netýkavky z Himálaje (z poloviny 19. století),
hostící rez (Puccinia cf. komarovii) => ta byla i recentně potvrzena jako parazit netýkavky
v domovské oblasti, probíhají testy hostitelské specificity (výběr vhodných patotypů, resp. formae
speciales) a možná tato rez bude první houbou, povolenou v Evropě k biokontrole invazních rostlin.
Ve světě jsou využívány:
- Puccinia chondrillina (Pucciniales) v Austrálii a na západě USA; hostitelem je Chondrilla juncea
(česky radyk), hvězdnicovitá rostlina rostoucí jako plevel v porostech pšenice (rez ale napadá jen
jeden biotyp rostliny, další jsou rezistentní);
- Entyloma ageratinae (Entylomatales, Exobasidiomycetes), parazit Ageratina riparia, hvězdnicovité
rostliny invazní na Havaji a Srí Lance (zatímco „doma“ v Mexiku je habitat-restricted a takřka
ohroženým druhem; invazní není ani na Jamajce, kam byla zavlečena, ale roste tam přirozeně i
Entyloma);
- Phragmidium violaceum (Pucciniales), parazit ostružiníků, které zarůstají pastviny v Chile;
- naopak využití Sporisurium ophiuri (Ustilaginales) proti Rottboelia cochinchinensis
(invazní trávě, zarůstající zemědělské kultury) v Kostarice bylo zastaveno v závěrečné fázi
implementace;

maravalia+sphaerulina_fig-6-1
- Diabole cubensis (Pucciniales) a Sphaerulina mimosae-pigrae (Capnodiales) jsou parazity Mimosa
pigra, dřeviny původně americké (od USA po Argentinu) šířící se v severní Austrálii, jižní Asii a
jižní Africe (podle australských studií se jejich užití dlouho jevilo jako neúspěšné – potřebují
snad parazité delší čas na adaptaci nebo naopak recentní rozšíření představuje jen náhodný úspěch
v příznivých klimatických podmínkách?);
- v jižní Africe jsou pro změnu užívány houbové a hmyzí „biocontrol agents“ k omezení šíření
australských akácií;
- Maravalia cryptostegiae (Pucciniales), parazit klejichovitých rostlin z rodu Cryptostegia,
invazních plevelech v Austrálii (zde dlouhodobé studie vyčíslily úspory na 230 milionů AUD,
tedy 108x víc než vložené náklady :o), Mexiku, Brazílii a na Nizozemských Antilách;
Harry C. Evans: Biological control of weeds of fungi.
In: Frank Kempken (ed.): The Mycota XI. Agricultural applications (2nd ed., Springer Verlag,
Berlin, Heidelberg, 2013), pp. 145–172.

puccinia-on-micania_fig-6-2
Pro „biologický boj“ lze
využít i některé zástupce
skupiny Chytridiomycota:
- Synchytrium solstitiale (Chytridiales), „nepravá rez“ na Centaurea solstitialis (chrpa žlutá,
původem z Mediteránu, polní plevel na západě USA);
- Rhizidium microcystidis (Chytridiales) je specifickým parazitem planktonní sinice Microcystis
aeruginosa.
- Puccinia spegazzinii a příbuzné rzi z rodu Dietelia (Pucciniales) jsou parazity hvězdnicovité
Mikania micrantha, zarůstající přirozené biotopy i čajové plantáže v Indii.
Harry C. Evans: Biological control of weeds of fungi.
In: Frank Kempken (ed.): The Mycota XI. Agricultural applications (2nd ed., Springer Verlag,
Berlin, Heidelberg, 2013), pp. 145–172.

Alternativou je využití indigenních patogenů, jejich masová produkce a rozšíření na porosty
cílových rostlin (IBC = inundative biological control); někdy je pojem „bioherbicid“ v užším pojetí
používán právě pro IBC, případně pro využití patogena s omezeným rozšířením k lokální eliminaci
konkrétního plevele.
Pro úspěšný vývoj takového bioherbicidu je třeba poznat životní cyklus použitého patogena a
genetickou variabilitu cílové rostliny => vybrat nejlepší kmeny z přirozených populací =>
vyhodnotit jejich účinnost a environmentální dopad => rozjet „výrobu“ (zapojit nový produkt do
stávající nabídky, průběžně kontrolovat jeho čistotu a bezpečnost, držet náklady tak, aby se vše
vyplatilo, a na základě zkušeností z terénu se třeba snažit o další zdokonalení...).
Environmentální výhoda inundativní biokontroly (úzké zaměření na konkrétní druhy plevelů =>
šetrnost k okolnímu prostředí) se však stává nevýhodou na trhu (viz níže), kde jsou žádoucí
produkty se širokým záběrem, takže IBC se uplatní spíš v malém měřítku (zahrádky apod.).
- Z tohoto důvodu byl po několika letech stažen z trhu v Kanadě přípravek proti plevelnému slézu
Malva pusilla, založený na Colletotrichum gloeosporioides (Hypocreomycetidae).
- V jižních státech USA je využívána Colletotrichum gloeosporioides f. sp. aeschynomene k eliminaci
Aeschynomene virginica (Northern jointvetch, Fabaceae), ale i zde poptávka kolísá.
- Sclerotinia minor je v Kanadě užívána k eliminaci pampelišek v trávníku (působí na dvouděložné
rostliny, travám nevadí).

- Řada patogenů (rzi i vřeckaté houby) byla zkoušena na eliminaci Cirsium arvense (u nás běžný
pcháč je invazní v Severní Americe a na Novém Zélandu), ale vždy se očekávání ukázala spíše
přehnaná; recentně se nadějně jeví určité toxinogenní kmeny Phoma macrostoma (Pleosporales; jinak
spíše nespecifický patogen dřevin), jejichž využití je zkoušeno i proti jiným bylinám v polích,
trávnících i lesních školkách.
- Naopak americkým druhem invazním v Evropě je střemcha Prunus serotina, proti které byl v Nizozemí
používán přípravek s pevníkem Chondrostereum purpureum (primárně však prodávaný spíše jako
přípravek napomáhající rozkladu dřeva).
phoma-macrostoma-cirsium_fig-6-4
- V subsaharské Africe jsou vážnými plevely v polích kukuřice, prosa a čiroku druhy rodů Striga a
Orobanche (parazité z čeledi Orobanchaceae, tvořící velké množství semen s dlouhodobým přežíváním v
půdě); růst těchto rostlin eliminují specifické kmeny Fusarium oxysporum (případně Fusarium
solani), jejichž metabolity též inhibují klíčení semen zárazovitých rostlin.
Harry C. Evans: Biological control of weeds of fungi. In: Frank Kempken (ed.): The Mycota XI.
Agricultural applications (2nd ed., Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 2013), pp. 145–172.

Virulenci biocontrol agents lze zvýšit i cestou genetických modifikací => cílem může být produkce
specifických aminokyselin (inhibujících cílové rostliny) nebo sloučenin ovlivňujících metabolismus
rostlin (etylen, kyselina abscisová, kyselina šťavelová, gibereliny, ...); vhodné geny mohou
zlepšit i možnost přežívání žádoucího patogena v prostředí.
Dalším krokem může být zjištění konkrétních aminokyselin (jejichž nadprodukce má na svědomí vyšší
virulenci konkrétních formae speciales), jejich získání a přímá aplikace v cílovém porostu – jde o
přesně cílenou metodu, jež s sebou nese minimální nebezpečí pro prostředí.
V neposlední řadě je možné objevit biocontrol agents šířící se v půdě, kde mohou efektivně napadat
semennou banku plevelných rostlin.

Užití mykoherbicidů má přece jen určitá omezení:
- přežívání spor (delší převoz může vést ke ztrátě viability, potažmo virulence) a nároky na
klíčení (teplota, vlhkost); lepší možností přenosu do nových oblastí může být dovezení infikovaných
rostlin;
- genetická variabilita hostitelů (včetně rezistentních odrůd); z případových studií (Marabalia,
Diabole, viz výše) vyplývá, že aby se patogenicita plně projevila v přírodě, musí se vhodný patotyp
houby (typicky rzi) setkat s příhodným biotypem „cílové“ rostliny (je dost možné že ve
výše uvedeném případě Diabole / Sphaerulina vs. Mimosa pigra se vhodné typy nesešly, podobně různé
patotypy rzí z Ameriky nebyly účinné na Micania micrantha v Indii);
- měnící se podmínky prostředí a možné interakce s jinými organismy ve fylopláně;
- v případě průmyslové výroby zajištění stabilní účinnosti při různé době skladování inokula
=> důsledkem je, že ne vždy se jejich aplikace ekonomicky vyplatí.

Ve srovnání s „bojem“ proti hmyzím škůdcům jsou finančně „podhodnoceny“ i výzkumy parazitů
plevelných rostlin; náklady strmě navyšuje hledání vhodných kombinací patotypu s biotypem hostitele
(testy v cílové zemi + nutná karanténní opatření). Legislativním problémem je v některých zemích
boj proti „bio-pirátství“, omezující (až znemožňující) vývoz druhů z dané země do jiných oblastí
(toto je dost „volné“ v Latinské Americe, zatímco třeba v Indii byl problém i s vývozem rostlin
rodu Micania ke studiu). K tomu přistupuje určitá „patofobie“, již lze zaznamenat u vědců,
veřejnosti i odpovědných orgánů – zkrátka strach vypustit do svého prostředí patogenní houbu
(odkudsi z ciziny v případě CBC), která se sama množí, šíří, může se vymknout kontrole...
A tak zatímco biofungicidy a bioinsekticidy (viz dále) jsou často založeny na houbách i ve světovém
měřítku, bioherbicidy zatím neprorazily a trhu dále vládnou herbicidy chemické. Negativní
zkušenosti s komerčním neúspěchem specifických patogenů povedou spíše ke snaze vyrábět prostředky
založené na indigenních zdrojích, obsahující houby s širším záběrem (zde se nejspíš uplatní
lignikolní patogeni dřevin, jako jsou invazní pěnišníky v Evropě, Morus papyrifera v Africe,
chininovník na Galapágách, ...), nebo využití toxinogenních hub (Phoma macrostoma, viz výše), které
mohou konkurovat běžným herbicidům rychlostí a účinností likvidace cílových rostlin.

"BIOLOGICKÝ BOJ" PROTI HOUBOVÝM "ŠKŮDCŮM"
Jiné druhy hub je možno využít pro eliminaci houbových patogenů
– buď jde o přímou likvidaci (mykoparazitismus, antibiotické interakce) nebo kompetici o živiny.
Použití biotrofních parazitů je limitováno hostitelskou specificitou, nemožností je uměle pěstovat
a tím i obtížnou distribucí. Spíše jsou využíváni mykoparazité nekrotrofní, zejména druhy s širokým
spektrem hostitelů – např. druhy rodu Trichoderma (Hypocreales; jsou známy i jako endofyté v tělech
rostlin) mají za hostitele zástupce rodů Rhizoctonia, Sclerotinia, Fusarium, Verticillium, dokonce
i oomycety Pythium a Phytophthora. Působí buď přímo paraziticky (rozrušují buněčné stěny v
pletivech napadených hub) nebo antibioticky (produkcí sekundárních metabolitů, působících toxicky
na různé skupiny eukaryot a prokaryot). Komerčně jsou využívány druhy Trichoderma harzianum, T.
viride a T. hamatum, které kromě negativního účinku na jiné houby (ať už parazitismem nebo
kompeticí spojenou s antibiózou) mohou i stimulovat u rostlin rezistenci nebo přispívat
k inaktivaci enzymů patogenních hub.
Přípravky z těchto hub jsou aplikovány do půdy,
máčením semen nebo postřikem listů (jsou schopné
eliminovat i Botrytis cinerea).
50_trichoderma_hyphae_around_rhizoctonia_solani
Hyfy Trichoderma sp. ovíjející se kolem hyf Rhizoctonia solani.
http://www.weizmann.ac.il/Biological_Chemistry/scientist/Chet/Chet.html

Ampelomyces quisqualis (Pleosporales) je hyperparazit, napadající padlí. Jeho výhodou je, že
specificky napadá právě houby z řádu Erysiphales, ale v rámci tohoto řádu napadá široké spektrum
hostitelů. Při opakované aplikaci a za dostatečné vlhkosti může u padlí redukovat tvorbu spor a
v krajním případě i hostitele usmrtit.
V Británii, Švýcarsku a Skandinávii je aplikována umělá inokulace jehličnanů suspenzí spor
Phlebiopsis gigantea (= Peniophora gigantea, Polyporales). Hyfy této houby působí antagonisticky na
Heterobasidion annosum – při styku dochází k rozpadu hyf tohoto vážného fytopatogena (tzv. hyfové
interference – viz Vzájemné působení mycelií v přednášce Ekologie hub).
ampelomyces-quisqualis
Vlevo Ampelomyces quisqualis, konidie uvolňované z pyknidy.
Foto David Gadoury, http://
www.biocontrol.entomology.cornell.edu
/pathogens/ampelomyces.php
Vpravo rozlité plodnice Phlebiopsis gigantea na borovém kmeni.
Foto Lucie Zíbarová, http://www.mykologie.net
/index.php/houby/podle-morfologie
/korticie/item/1237-phlebiopsis_gigantea
Phlebiopsis-gigantea

Jako „chytrá houba“ je prezentováno Pythium oligandrum – oomycet, který působí antagonisticky proti
řadě půdních hub (enzymaticky rozkládá mycelia a sklerocia, může být i přímým mykoparazitem) a
v interakci s kořeny rostlin produkuje protein oligandrin – ten v rostlinách indukuje rezistenci i
proti houbám napadajícím nadzemní
části.
Foto Jim Deacon, http://archive.bio.ed.ac.uk/jdeacon/FungalBiology/chap12_2.htm
pythium-oligandrum-vs-botrytis-cinerea pythium-oligandrum-vs-rhizoctonia-solani

Významné ve světovém měřítku (v současnosti 1/5 celosvětové výroby fungicidů!) jsou strobiluriny
a oudemansiny (viz též Antibiotika), objevené v různých Agaricales (ale třeba i ve vřeckaté houbě
Bolinia lutea), rostoucích od tropických po mírné pásy různých kontinentů. Výhodou těchto látek je
vysoce selektivní působení na určité houby i oomycety (jsou používány například k eliminaci
Botrytis, padlí nebo Peronosporales).
V současnosti je intenzivně zkoumáno parazitické i antibiotické působení Clonostachys rosea (=
Gliocladium roseum, Hypocreales) proti houbám, živočichům i bakteriím.
Lze uvést i další příklady hub působících proti jiným houbám: Chaetomium => Venturia; Coniothyrium
=> Sclerotinia; Cladosporium => Botrytis; Penicillium => Rhizoctonia; Sclerotinia, Fusarium,
Verticilium => Puccinia.
strobilurins+oudemansins_fig-6-12
Gerhard Erkel: Non-b-lactam antibiotics. In: Martin Hofrichter (ed.), The Mycota X. Industrial
applications (2nd ed., Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 2010), pp. 123–149.

Saprotrofní houby působící antibioticky je možno aplikovat i preventivně, například jimi ošetřit
semena nebo semenáčky rostlin. Aplikace nepatogenních kmenů určitého druhu může eliminovat
následnou infekci patogenními kmeny téhož druhu (Rhizoctonia solani, Fusarium oxysporum).
 Na druhou stranu některé druhy mají omezenou životnost (jsou schopny kolonizovat půdu, eliminovat
některé patogeny, ale po čase obvykle podlehnou kompetičně silnějším druhům) => jsou dobré pro
ošetření semenáčků, ale nezajistí dlouhodobou ochranu v polní půdě.
Omezená využitelnost kompetice mezi různými druhy tkví v tom, že vede k potlačení klíčení,
rozrůstání hyf a šíření "slabších" druhů, ale nemá vliv na přežívací stadia (neeliminuje tedy
množství inokula v prostředí a potenciál vyvolat nákazu v budoucnu).
Obecně vzato je aplikace hub proti jiným houbám účinná v laboratořích nebo ve sklenících, ale
omezeně v polních kulturách.

Shazia Parveen, Abdul Hamid Wani, Mohd Yaqub Bhat, Jahangir Abdullah Koka: (2016): Biological
control of postharvest fungal rots of rosaceous fruits using microbial antagonists and plant
extracts. – Czech Mycol. 68(1): 41–66.
Různé druhy kvasinkovitých (Candida, Cryptococcus, Metschnikowia, Pichia) i vláknitých hub (zejména
z rodu Trichoderma) jsou aplikovány jako antagonisté hub napadajících sklizené plody během
skladování a transportu (viz Hospodářské škody, hniloby a plesnivění).

"BIOLOGICKÝ BOJ" PROTI ŽIVOČIŠNÝM "ŠKŮDCŮM"
Jako insekticidní houby jsou nejvíce využívány anamorfy některých hub z řádu Hypocreales –
Beauveria, Metarhizium, Lecanicillium.
Ekologicky jde o saproparazity, schopné střídat patogenní působení v živých hostitelích s růstem na
mrtvém těle nebo i v půdě (Metarhizium).
Na hmyzu houba vyklíčí, vytvoří apresorium a pronikne kutikulou (s využitím proteáz a chitináz)
nebo vyklíčí v těle (je-li pozřena), rozrůstá se v myceliální formě nebo přejde v kvasinkovitou
formu (blastospory nebo hyfová tělíska) a je roznášena hemolymfou => smrt hmyzu způsobí buď přímé
působení houby (rozrůstání hyf v tělní dutině, vyčerpání tělních cukrů nebo přímé „trávení“ obsahu
těla), nebo s přispěním toxických metabolitů (beauvericin, cyklické peptidy) => houba prorůstá na
povrch těla a uvolňuje konidie.
Houby přežívající v půdě mohou být parazity půdních larev; výhodou jejich působení je určitá
"samoregulace" (pomnožení larev => větší šance že na sebe nabalí spory => rozšíření zoopatogenní
houby => redukce stavu larev => opětný pokles výskytu houby) a tím malý negativní vliv na přírodní
prostředí.

Dnes jsou z těchto hub vyráběny komerční přípravky proti různým skupinám hmyzu. Saproparazitický
způsob života umožňuje jejich napěstování na umělých půdách (lze je tak namnožit i uchovávat po
několik měsíců) a následnou aplikaci postřikem suspenze konidií v patřičné koncentraci. (Omezenou
účinnost může mít jejich aplikace v případě společenského hmyzu, který při zjištění nebezpečí
opustí hnízdo => jádro kolonie s královnou je tak uchráněno před nákazou.)
Foto: Aplikace suspenze se sporami Beauveria bassiana na kávovníky v Chiapasu (Mexiko).
http://www.trevorwilliams.info/natural_enemies.htm
Spraying_beauveria

Beauveria bassiana je houbou odedávna likvidující chovy bource v Číně, ale po rozpoznání původce
choroby začala být šířeji používána proti různým druhům motýlů. Jde o anamorfu rodu Cordyceps
s širokým záběrem hostitelů (kromě motýlů napadá též molice, mšice, termity, rovnokřídlé, brouky
nebo mravence) – díky tomu je ovšem neselektivní, při aplikaci v přírodě může likvidovat i
„užitečný“ hmyz. V zemědělství jsou proto aplikovány konkrétní kmeny (je mnoho kmenů tohoto druhu,
které se liší patogenitou, virulencí i spektrem hostitelů), např. kmen GHA proti rovnokřídlým.
51_beauveria_bassiana_on_pityogenes_chalcographus 52_beauveria_bassiana_on_pantorhytes_plutus
Beauveria bassiana na Pityogenes chalcographus (nahoře) a Pantorhytes plutus (dole).
C. Prior, http://www.dropdata.org/cocoa/cocoa_biological.htm

Specifické kmeny Metarhizium anisopliae (pro zjednodušení hovořme o tomto druhu, i když mnohé kmeny
jsou dnes popsány jako jiné druhy) jsou aplikovány v teplých oblastech proti termitům nebo komárům
(přenašečům malárie).
Lecanicillium lecanii (dříve Verticillium lecanii, dnes rozlišováno více druhů v rodu
Lecanicillium) též patří mezi anamorfy rodu Cordyceps. Napadá červce, mšice a molice v tropických
oblastech; v našich podmínkách může být Lecanicillium používáno ve sklenících. Jeho chitinázy jsou
schopné rozrušovat i stěny spor hub, pročež je testováno možné použití k eliminaci rzí nebo padlí.
Z anamorf housenic je dále využívána Isaria farinosa (= Paecilomyces farinosus) proti housenkám
bekyně velkohlavé; naopak další entomopatogenní druhy rodů Cordyceps, resp. Ophiocordyceps nejsou v
„biologickém boji“ využívány pro nesnadnou kultivaci.
53_metarhizium_pink_stage_on_nymphs 55_verticillium_lecanii 54_metarhizium_green_stage_on_nymphs
„Růžové“ a „zelené“ stadium Metarhizium sp. na nymfách sarančat.
http://www.daff.gov.au/animal-plant-health/locusts/aplc-activities/research/biological
Lecanicillium lecanii na kněžici
http://
www.ffpri.affrc.go.jp/labs/seibut/bcg/bcg00110.html

Dalšími patogeny hmyzu, potenciálně využitelnými k biologické kontrole, jsou spájivé houby z řádu
Entomophthorales. Jde o agresivní parazity, kteří pronikají do těla hmyzu mezi segmenty (nemají
chitinázy), ale v těle se rychle rozšíří (hemolymfou, kterou zároveň „tráví“), hmyz hyne během
několika dní a opět mezi segmenty pak vyrůstají sporangia (nepřesně „konidie“), která jsou
uvolňována do okolí.
Entomophthora muscae je nejznámější parazit dvoukřídlých, Entomophthora grylli (jde o komplex
druhů) cizopasí na rovnokřídlých (sarančata, kobylky), další druhy rodů Entomophthora a Erynia
napadají též mšice nebo různé housenky.
Nevýhodou, která zatím nedovoluje využití v praxi, je nemožnost umělé kultivace a masového
napěstování těchto hub.
entomophthora-grylli-on-nymphal-melanopus entomophthora-grylli-on-adult-melanoplus
Foto Howard Ensign Evans, Colorado State University, Bugwood.org;
http://www.forestryimages.org/browse/subimages.cfm?sub=18552
Oběti Entomophthora grylli:   vlevo nymfa Melanoplus sp., vpravo dospělec

Na larvách komárů cizopasí oomycet („vodní plíseň“) Lagenidium giganteum – jde o saproparazita,
jeho zoospory specificky rozpoznávají své hostitele, parazit pak kompletně proroste napadené larvy
a na povrchu vytvoří bělavý povlak. Je to jeden ze dvou organismů používaných k biokontrole komárů
(druhým je Bacillus thuringiensis var. israelensis), který je díky své hostitelské specificitě
bezpečný pro okolní prostředí.
Foto James L. Kerwin; http://
www.biocontrol.entomology.cornell.edu/pathogens/lagenidium.php
Larva komára Culex tarsalis napadená Lagenidium giganteum
lagenidium-giganteum_life-cycle Lagenidium-giganteum_mosquito-larva
Lagenidium giganteum je možno pěstovat na umělých médiích, zejména v USA jde o masovou kultivaci ve
fermentačních tancích. Následně jsou spory rozprašovány letecky na rýžová pole, ale též na útočiště
tažných ptáků, kteří je pak roznášejí dále.

Druhy rodu Coelomomyces (Blastocladiales) cizopasí na larvách dvojkřídlého hmyzu a planktonních
korýšů (řada druhů střídá v životním cyklu hostitele, jeden z řádu Diptera, druhý patří mezi
Copepoda nebo Ostracoda). Významná je možnost využití i těchto hub k redukci stavu moskytů, i když
je zde omezení v tom, že jde o obligátní parazity (nelze je napěstovat bez hostitelů) a rozsah
nákazy může dost
Zdroj: joshchangdesigns.wordpress.com;
http://www.lookfordiagnosis.com/mesh_info.php?term=Coelomomyces&lang=1
coelomomyces_life-cycle
kolísat v závislosti na průběhu počasí v dané sezóně.
Naopak v kulturách pěstovat lze druhy rodu Catenaria (též Blastocladiales), též s potenciálem pro
kontrolu stavů populací komářích larev (v přírodě se tak děje).

Spory Vavraia culicis
ve svalu komára
Anopheles quadrimaculatus.
Zdroj: Christopher A. Desjardins, Neil D. Sanscrainte, Jonathan M. Goldberg, David Heiman, Sarah
Young, Qiandong Zeng, Hiten D. Madhani, James J. Becnel, Christina A. Cuomo: Contrasting
host–pathogen interactions and genome evolution in two generalist and specialist microsporidian
pathogens of mosquitoes. Nature Communications 6, Article number 7121, doi:10.1038/ncomms8121;
http://www.nature.com/ncomms/2015/150513/ncomms8121/fig_tab/ncomms8121_F5.html
Potenciálně insekticidními organismy jsou i mikrosporidie, známé spíše jako škůdci v chovech hmyzu.
Jejich užití je omezeno přenosem (hmyz musí pozřít sporonty, aby došlo k nákaze) a v těle působí
relativně pomalu, ale i tak má omezující vliv na životaschopnost (hůře snáší nepříznivé vlivy
prostředí) a reprodukci hostitele. Významné je využití druhu Vavraia culicis k redukci malárie -
infekce komárů (Anopheles gambiae) negativně ovlivňuje i vývoj parazita Plasmodium falciparum
v jejich tělech.
vavraia-culicis-in-anopheles-muscle

Insekticidně působí též některé sekundární metabolity hub, např. kyselina kojová (kojic acid;
Aspergillus flavus, A. oryzae), omphalotin (Omphalotus olearius) nebo muscazon (Amanita muscaria).
Z muchomůrky červené jsou též získávány derivát muscimolu (pesticid) a kyselina ibotenová
(v potravinářství je alternativou konzervačního činidla glutamanu sodného). Účinné metabolity
insekticidních a nematicidních hub (Beauveria, Verticillium, Paecilomyces, Cordyceps aj.) jsou
především charakteru cyklických nebo lineárních peptidů; řada těchto látek je
v současné době
vyráběna i chemicky.
insecticides+nematicides_tab-7-1
Heidrun Anke: Insecticidal and nematicidal metabolites from fungi. In: Martin Hofrichter (ed.),
The Mycota X. Industrial applications (2nd ed., Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 2010), pp.
151–163.

insecticides+nematicides_fig-7-1
Houby produkující tyto látky viz v tab. 7.1 (zde je vlevo fig. 7.1, vpravo fig. 7.2).
insecticides+nematicides_fig-7-2
Heidrun Anke: Insecticidal and nematicidal metabolites from fungi. In: Martin Hofrichter (ed.),
The Mycota X. Industrial applications (2nd ed., Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 2010), pp.
151–163.

Některé látky působí i na jiné skupiny organismů – sirodesmin PL (Leptosphaeria maculans) má
fytotoxické, antibakteriální i insekticidní účinky; argifin a argadin (Clonostachys / Gliocladium
spp.) inhibují chitinázu produkovanou bakterií Serratia marcescens, efrapeptiny mají insekticidní i
antiprotozoální účinky (možná antimalarika).
V posledních letech jsou předmětem výzkumu možnosti využití působení vyšší koncentrace lolinů
(alkaloidy endofytických hub z rodů Epichloë / Neotyphodium) na mšice, brouky a hlísty; působí i
jako inhibitory růstu fytopatogenních hub (Cladosporium, Leptosphaeria, Fusarium).
argifin sirodesmin-pl
Heidrun Anke: Insecticidal and nematicidal metabolites from fungi. In: Martin Hofrichter (ed.),
The Mycota X. Industrial applications (2nd ed., Springer
Verlag, Berlin, Heidelberg, 2010), pp. 151–163.

Další skupinou, proti které člověk "vede boj", jsou parazitičtí hlísti v tělech živočichů (obvykle
jejich vajíčka vyjdou ven s trusem a larvy jsou pak zase spaseny s trávou) nebo
nematoden_grafik_835px_en_harvest_losses
Nematicidní účinky mají sloučeniny některých endofytických hub – ve veterinární medicíně je
využíván emodepsid, semisyntetický peptid odvozený z látky produkované xylarioidními endofyty
rostoucími v Camellia japonica; dále jsou využívány paraherquamidy (z Penicillium spp.) na
intestinální parazity, nafuredin (Aspergillus niger) na Haemonchus contortus v žaludku ovcí nebo
hydroxylované omphalotiny na Meloidogyne incognita (parazit kořenů rostlin).
V přírodě má nematicidní (podobně jako insekticidní) účinky často kombinace různých metabolitů,
působících v synergickém efektu.
na rostlinách – ty obvykle přímo nelikvidují, ale omezují jejich růst (v extrému až žloutnutí a
vadnutí) nebo dochází k tvorbě novotvarů na kořenech i nadzemních částech.
http://www.research.bayer.com/en
/revolution-from-the-ground-up.aspx

Ideálními houbami pro redukci stavu hlístů jsou endoparazitické houby s vysokou hostitelskou
specificitou – právě ta je však na druhou stranu příčinou jejich omezené použitelnosti, neboť je
prakticky nemožné si je "napěstovat" mimo těla hostitelů.
Příliš použitelné pro tyto účely nejsou ani "dravé houby" (více viz kapitolu Parazitismus
v přednášce Ekologie hub), sice schopné žít i volně v půdě, ale druhově nespecifické (mohou "lovit"
škodlivé i užitečné hlísty); nejvíce je aktuálně testován Arthrobotrys oligospora. Možnost redukce
stavu zoopatogenních hlístů představuje inokulace "dravých hub" do trusu (ideální způsob je napojit
zvířata vodou s inokulem, které vyklíčí po průchodu trávicím traktem) => vyklíčivší houba pak
napadá líhnoucí se larvy.
Šanci na úspěch má použití hub, které v dané oblasti přirozeně cizopasí na místních hlístech.
Ideální je jejich získání z půdy, kultivace, selekce druhů adaptovaných na místní podmínky a
nežádoucí druhy hlístů => následné použití v případě jejich zvýšeného výskytu. Z druhu
Purpureocilium lilacinum (= Paecilomyces lilacinus s širokým spektrem hostitelů) byly získány
hostitelsky specifické kultury, napadající v půdě cysty a vajíčka háďátek, podobně jako Pochonia
chlamydosporia (= Verticillium chlamydosporium).

Zajímavostí je australský příklad vzájemných vztahů rostliny, hlísta, houby a bakterie: Na jílku
Lolium rigidum (běžný druh tamních pastvin) se vyskytuje bakterie Rathayibacter toxicus, jejíž
metabolity činí trávu jedovatou. Tato bakterie se nevyskytuje v přítomnosti slabě fytopatogenní
houby Dilophospora alopecuri. Na jílku též parazituje hlíst Anguina funesta (přežívá v semenech do
další generace), který na svém těle může přenášet bakterii nebo houbu. Přítomnost hlísta a houby
tak sice znamená napadení rostliny, ale na druhou stranu redukci jedovaté bakterie.
Je-li houby možno využít jako prostředek "boje" proti jiným organismům, pak to jde samosebou i
proti lidem – v USA byly zkoušeny jako biologické zbraně trichotheceny a zřejmě i aflatoxiny
(s potenciální aplikací prostřednictvím rozprašování z letadel).