پاتوژن ها ارگانیسم های عامل بیماریاند. گاهی به عنوان انگل های میکروبی نام برده میشوند. شامل ویروس ها، باکتری ها، قارچ ها، تکیاخته ها و نماتود ها هستند. طیف وسیعی از گونه های آفات (گیاهان، قارچ ها، باکتری ها، تکیاخته ها و حشرات) تحت تاثیر عوامل بیماریزا قرار میگیرند که ممکن است مانع رسیدن جمعیت آن ها به سطح ضرر شود یا به طور موثری پتانسیل آنها برای آسیب را کاهش دهد.

اگر چه مدت زیادی است که اهمیت پاتوژن ها در شرایط طبیعی درک شده اما برای کاربرد آنها تلاشی صورت نگرفته است. دلیل آن این است که عمدهی پاتوژن ها، محیط بسیار اختصاصی نیاز دارند که تهیه آن دشوار است و وقتی میسر باشد، برای عملی شدن، هزینه آن زیاد است. به هر حال اخیرا با حشره کش های میکروبی نظیر باسیلوس پاپیلی (Bacillus popilliae) عامل بیماری شیری سوسک های ژاپنی و باسیلوس تورینجینسیس (Bacillus thuringiensis) عامل بیماری بسیاری از صدپاهای آفت و چندین پاتوژن قارچی علف های هرز پیشرفتهای زیادی صورت گرفته است.] ۸.[
۲-۳- کلیاتی بر قارچها:
قارچ ها ارگانیسم های یوکاریوت هتروتروفی هستند که پراکندگی جهانی دارند و برای رشد، به مواد آلی از پیش ساخته نیاز دارند. این گروه از میکروارگانیسم ها بر اساس طبقه بندی محققی بنام وایتاکر (Whittaker) در یک سلسله مجزا به نام سلسله قارچ ها طبقه بندی شدهاند. در حقیقت قارچ ها گروه منحصر به فردی از ارگانیسم ها هستند که از بسیاری جهات، به ویژه از نظر نوع رفتار و سازماندهی سلولی، با سایر ارگانیسم ها تفاوت دارند] ۴.[
دیواره سلولی، یکی از اجزاء ساختمانی اصلی قارچهاست و وظایف مختلفی شامل تعین شکل قارچ، تعین روش رشد و تکثیر قارچ، تنظیم واکنش متقابل قارچ با محیط اطراف و اعمال فیزیولوژیک را بر عهده دارد. ریسه یا هایف جزء ساختمان عمومی قارچ های رشتهای است و منحصرا از ناحیه راسی خود (منطقه گسترش) رشد میکند. قارچ ها، عموما با ارزیابی ویژگیهای پرگنه و مورفولوژی میکروسکوپی شان شناسایی میشوند. در واقع، مورفولوژی پرگنه ها، اولین معیار برای جدا کردن قارچ های رشتهای از مخمر هاست و پرگنه یک قارچ اطلاعات بسیار با ارزشی درباره رنگ، حالت و حاشیه های رشد و غیره به دست میدهد. روش دیگر تشخیص قارچ ها روش کشت روی لام است، این روش برای کمک به شناسایی قارچ های رشتهای، که به سختی با روش تهیه تیزمانت (Teasemount) شناسایی میشوند، انجام میشود] ۴.[
۲-۳-۱- بیولوژی قارچها
۲-۳-۱-۱- تغذیه:
از دیدگاه تغذیه ای قارچ ها هتروتروف هستند و از منابع ترکیبات آلی از پیش ساخته شده استفاده میکنند. وجود دیواره سلولی مانع فاگوسیتوز میشود با این حال، قارچ ها به جهت جذب مواد غذایی محلول، از طریق دیواره سلولی و غشای پلاسمایی، نوعی تغذیه منحصر به فرد دارند. در موارد زیادی، این ترکیبات محلول، به دنبال تاثیر آنزیمهای خارج سلولی قارچی شامل دپلیمراز ها (Depolymerases) روی پلیمرهای پیچیده (Complex polymers) تولید میشوند و در دسترس قارچ قرار میگیرند. پلیساکارید ها، پروتئین ها و چربی ها از جمله این پلیمر ها محسوب میشوند.
۲-۳-۱-۲- تولید مثل:
قارچ ها به دو روش جنسی (Sexual reproduction) و غیر جنسی (Asexual reproduction) تولید مثل می‏کنند. تولید مثل غیرجنسی در اکثر قارچ ها روش اصلی تکثیر گونه هاست. گروهی از قارچ ها به روش جنسی نیز تولید مثل میکنند. قارچ هایی که به هر دو روش تولید مثل میکنند را قارچ های کامل مینامند. در مقابل قارچ هایی که تولید مثل جنسی ندارند را قارچ های ناقص مینامند. نتیجه هر دو نوع تولید مثل، ایجاد ساختمان هایی به نام اسپور یا کنیدیوم است] ۴.[
۲-۳-۲- عوامل موثر بر فعالیت قارچ ها:
تاثیر فاکتورهای محیطی مهم نظیر دما، pH، فشار اکسیژن، آب و نور بر رشد قارچ ها بسیار قابل توجه است. از مهمترین این عوامل دما و رطوبت را می توان نام برد.
دما:
قارچ ها بر اساس دمای مورد نیاز رشد در سه گروه طبقه بندی می شوند:
قارچ های سایکروفیل: این قارچ ها در درجه حرارت های پایین رشد می کنند.
قارچ های مزوفیل: این قارچ ها در درجه حرارت های بینابینی رشد می کنند.
قارچ های ترموفیل: این قارچ ها در درجه حرارت های بالا رشد می کنند.
تعداد نسبتا کمی از قارچ ها در دمای ۳۷ درجه رشد می کنند و حداکثر دمای رشد قارچ ها ۶۲ تا ۶۵ درجه تعیین شده است. اکثر قارچ ها مزوفیل اند و در محدوده دمایی بین ۱۰ تا ۳۵ درجه به خوبی رشد می کنند. دمای مطلوب رشد این گروه از قارچ ها بین ۲۰ تا ۳۰ درجه است. این قارچ ها را در شرایط آزمایشگاهی می توان در دمای معمولی (۲۲ تا ۲۵ درجه) کشت داد. تنها حدود ۱۰۰ قارچ به عنوان قارچ های ترموفیل معرفی شده اند. این قارچ ها در محدوده دمایی بین حداقل ۲۰ درجه و حداکثر ۵۰ تا ۶۰ درجه رشد می کنند و حداقل دمای رشد آنها برابر ۴۰ درجه است. این قارچ ها عموما در کود گیاهی، لانه پرندگان و خاک مناطق آفتابی وجود دارند.
تعداد بسیار کمی از قارچ ها از نوع سایکروفیل اند و در محدوده دمایی بین صفر و حتی زیر صفر تا حداکثر ۲۰ درجه رشد می کنند. این قارچ ها شامل برخی از مخمرها و قارچ های رشته ای هستند که در مناطق سردسیر جهان وجود دارند و گاه نیز عامل فساد گوشت در سردخانه ها محسوب می شوند.
رطوبت:
تمام قارچ ها برای جذب مواد غذایی و ترشح آنزیم های خارج سلولی به آب نیاز دارند. قارچ ها، در تثبیت و حفظ وضعیت طبیعی سیتوپلاسم خود نیز به جذب آب نیاز دارند. آب موجود در محیط ممکن است به دلیل دخالت نیروهای خارجی در دسترس ارگانیسم قرار نگیرد. این نیروها شامل پتانسیل اسمزی، پتانسیل ماتریکس و پتانسیل گراویمتریک هستند. تاثیر این فاکتورها از نوع افزایشی است به همین دلیل، به یک نام کلی پتانسیل آب خوانده می شوند. یک قارچ به منظور حفظ آب ساختمانی خود و جذب آب از محیط باید به ترتیب پتانسیل آبی برابر و بیش از پتانسیل آبی محیط خود داشته باشد. اکثر قارچ ها برای جذب آب کاملا تطابق یافته اند و به همین دلیل در محیط های دارای نیروهای خارجی نامبرده نیز می توانند رشد کنند. در گذشته قابلیت دسترسی به آب به وسیله واژه رطوبت نسبی بیان می شد. بر این اساس، RH برابر ۷۰ درصد به عنوان پایین ترین حد ممکن برای رشد قارچ در نظر گرفته شده است. در صورت کمبود بیش از حد آب، قارچ های دارای ریسه های بدون دیواره عرضی (شاخه های زایگومایکوتا و اامایکوتا) اولین گروه از قارچ هایی هستند که رشدشان متوقف می شود. قارچ های مقاوم به تغییرات شدید آب، به علت آلوده سازی و فاسد کردن دانه های غلات و سایر اغذیه انباری از نظر اقتصادی اهمیت دارند. هیچ کدام از این قارچ ها در محصولات دارای سطح رطوبت پایین تر از ۱۴ درصد نمی توانند رشد کنند، اما ایجاد چنین شرایطی اغلب در عمل ممکن نیست و در صورتی که رطوبت سوبسترا به سطح ۱۵ تا ۱۶ درصد برسد، گونه های مقاوم به استرس آسپرژیلوس رشد پیدا خواهند کرد. این قارچ های مقاوم به استرس با تبدیل کردن نشاسته به گلوکز و سپس گلوکز به اب و دی اکسید کربن، آب متابولیک تولید می کنند که شرایط رشد قارچ های حساس به استرس را در مراحل بعد فراهم خواهد کرد.
۲-۳-۳- طبقه بندی:
قارچ ها سطح بالائی از رشد و تکامل همسو و موازی را در ساختار و فیزیولوژی خود به نمایش می گذارند، بنابراین ارتباطات تکاملی آنها با بهره گرفتن از روش های مبتنی بر DNA مفهوم بهتری خواهد داشت. با وجود عرضه تکنیک های مولکولی در تاکسونومی مسلما فیلوژنیک قارچ ها در سالهای اخیر دستخوش تجدیدنظرهای قابل ملاحظه ای بوده است[۱]. تاکنون تقریبا درحدود ۷۰۰۰۰ گونه قارچ شرح داده شده است اگرچه عدد صحیح آن به ۵/۱ میلیون می‏رسد ]۱[. از دیدگاه ساختمان رشد، قارچ ها در دو گروه اصلی شامل قارچ های رشته ای و مخمرها طبقه بندی می شوند. اکثر قارچ ها در گروه قارچ های رشته ای قرار می گیرند. در قارچ های رشته ای یا کپک ها، هر یک از رشته ها اصطلاحا ریسه نامیده می شود. ریسه ها منحصرا از ناحیه راس رشد می کنند. تولید انشعابات پیشرونده و پی در پی در نواحی غیرراسی با ایجاد شبکه ای از ریسه ها همراه است که میسلیوم نامیده می شود.
مخمر ها، به صورت سلول های گرد یا بیضی شکل جوانه دار هستند. آنها اکثرا با جوانه زدن و بعضی با تقسیم دوتایی تکثیر میشوند.
با در نظر گرفتن جزئیات بیشتری از رشد، شش گروه اصلی را در طبقه بندی قارچ ها میتوان نام برد:
کیتریدیومایکوتا (Chytridiomycota)، آسکومایکوتا (Ascomycota)، زایگومایکوتا (Zygomycota)، بازیدیومایکوتا (Basidiomycota)، دوترومایکوتا (Deuteromycota) و اامایکوتا(Oomycota) .
اعضای متعلق به شاخه کیتریدیومایکوتا، به صورت سلولهای منفرد بزرگ یا میسلیوم های تمایز نیافتهی دارای ریزوئیدهای مشخص وجود دارند. سایر قارچ ها به صورت رشتهای و یا مخمری رشد میکنند. سایر ملاک های تمایز، شامل وجود دیواره عرضی در ریسه ها و نوع این دیواره است[۱].
قارچ های مورد استفاده در این مطالعه (متاریزیوم) متعلق به طبقه دوترومایکوتا میباشد.
۲-۳-۳- قارچ های انتوموپاتوژن:
قارچ های پاتوژن بندپایان به طور کلی در یک گروه بزرگ به نام قارچ های انتوموپاتوژن طبقه بندی میشوند. تقریبا نزدیک به ۷۵۰ گونه قارچ مربوط به ۵۶ جنس که جزء عوامل پاتوژن یا انگلی بندپایان هستند شناخته شده است ]۳۳.[
اغلب این گونه ها در راسته انتوموفتورالها از شاخه زایگومایکوتا، آسکومایکوتا و دئوترومایکوتا قرار دارند. این گروه ها هم چنین شامل حادترین پاتوژنهای قارچی حشرات و کنه‏سانان هستند که به صورت افقی منتقل میشوند. عوامل پاتوژن آکارین ها (Acaropathogenic Fungi) احتمالا یک زیر گروه فعال در درون قارچ‏های انتوموپاتوژن هستند که نسبت به قارچ های انتوموپاتوژن تنوع کمتری دارند] ۴۹.[
تعدادی از گونه ها برای مثال هیرسوتلا تامپسونی (Hirsutella thompsonii) که جزء قارچ های میتوسپوریک (دئوترومایکوتا) است و نئوزایگاتیس فلوریدانا (Neozygitis floridana) که جزء انتوموفترالها هستند برای آکارین ها اختصاصی می‏باشند. ضمن این که دیگر گونه های قارچ‏ های دئوترومایکوتا باعث تلفات در هر دوی آکارین ها و حشرات می‏شوند. دئوترومایکوتا شامل بسیاری از گونه های ساپروتروف، پاتوژن های گیاهی و هم چنین بسیاری از انتوموپاتوژن های مهم هستند که به طور گستردهای برای کنترل بیولوژیک انگل ها استفاده میشوند و جنس های مهم آن شامل پاسیلومایسس (Paecilomyces) ، بواریا (Beauveria)، متاریزیوم (Metarhizium) و ورتیسیلیوم (Verticillium) هستند که دارای پراکندگی جهانی بوده و میتوانند سریعا کلنی تولید کنند. بیش از ۱۵ مایکوپستی ساید (فرآورده‏های کشنده انگلها) از این ها فرموله شده است و از لحاظ تجارتی برای کنترل و مدیریت طیفی از انگل ها از جمله ساس، سوسک، دوبالان و پشه ها با ارزش هستند. قارچهای انتوموپاتوژن معمولا میزبانهای خود را با اسپورهای اختصاصی که به میزبان می چسبانند آلوده می کنند و این اسپورها، روی میزبان رشد می کنند و پوشش خارجی آن ر ا سوراخ می کنند.کنیدیوم در داخل هموسل و بافتهای نرم بدن میزبان تکثیر نموده و مرگ معمولا بین ۱۰-۳ روز پس از عفونت به دلیل از دست رفتن آب بدن میزبان، محرومیت غذائی، صدمات مکانیکی شدید و نابهنجار و تاثیر سموم قارچی اتفاق می افتد. در شرایط مطلوب قارچها به صورت متراکم روی لاشه میزبان اسپورزائی می نمایند تا امکان عفونت و آلودگی بیشتری را در جمعیت های میزبانی خود هموار کنند و بدین ترتیب سیکل عفونت زائی را در میزبانهای خود ادامه دهند[۱].
۲-۳-۴-۱- استفاده از قارچهای انتوموپاتوژن در کنترل بیولوژیک:
سیکل های عفونتزایی دو گروه اصلی قارچ های انتوموپاتوژن یعنی راسته انتوموفترالها و شاخه دئوترومایکوتا دارای شباهت بنیادی و پایه است. قارچ های انتوموفتورال سازگاری بیشتری به سیکل زندگی میزبان های خویش نشان میدهند و این در حالی است که قارچ های انتوموپاتوژن میتوسپوریک (دئوترومایکوتا) بیشتر گرایش دارند که به شکل فرصت طلب عمل کنند] ۵۷.[
اعضایی از قارچ های انتوموفتورال برای کنترل حشرات و جرب های انگلی با بهره گرفتن از تلقیح و رها سازی این انگل ها ] ۶۶[ توسط دست کاری زیستگاه‏ های انگل برای بالا بردن فعالیت طبیعی قارچ در طبیعت] ۶۷[ و حتی به کارگیری آفت کش های قارچی محلول در آب مورد استفاده و بهره برداری قرار گرفته است.
دئوترومایکوتا ها به عنوان آفت کش برای استفاده مناسب ترند زیرا تولید انبوه آنها راحت تر از قارچ های انتوموفترال است. آفت کش های قارچی با منشاء قارچ های انتوموپاتوژن (دئوترومایکوتا) در برابر طیفی از آفات به خصوص در مناطقی که استفاده از آفت کشهای شیمیایی به دلیل ایجاد مقاومت یا نگرانی های زیست محیطی غیر مناسب است، با موفقیت عمل میکنند. به عنوان مثال استفاده از ورتیسلیوم لکانی در برابر مگس سفید و شته شیشه منازل] ۵۱[ ، استفاده از بواریا برونگنیارتی (Beauveria brongniartii) برای کنترل سوسک ملولونتا ملولونتا(Melolontha melolonta) و همچنین گونه های متاریزیوم در برابر سوسک‏ها، ملخ ها، موریانه ها و مورچه ها ]۴۲,۶۹.[
از نظر تئوری آکارین ها برای قارچ های پاتوژن، میزبان های خوبی به شمار میروند چرا که بدن آنها معمولاً نرم است و زیستگاههای بسیاری با وضعیت آب و هوایی متفاوت دارند] ۱۶,۱۸[ که این شرایط ایجاد عفونت و انتقال بیماری ها را برای آنها امکان پذیر میکند] ۳۰.[ با این حال اندازه کوچک آنها مطالعه شان را دچار مشکلاتی کرده و بنابراین این احتمال وجود دارد که بسیاری از ارتباطات و تاثیرات متقابل بین قارچ های پاتوژن و آکارین ها غیر مستدل و غیر مستند باقی مانده باشد. حدود ۵۸ گونه قارچی گزارش شده است که حداقل ۷۳ گونه از آکارین ها را تحت تاثیر و عفونتزایی خود چه در طبیعت و چه در شرایط آزمایشگاهی قرار میدهند. گزارش هایی از پاتوژن‏ های قارچی برای سه راسته از فوق راسته اکتینوتریشیدا (Actinotrichida) شامل راسته های آستیگماتا (Astigmata)و اوریباتیده و پرواستیگماتا (Prostigmata) و راسته های ایکسودیدا و مزواستیگماتا از فوق راسته آکتینوتریشیدا وجود دارد.
اغلب گزارشات نشان دهنده ایجاد عفونت در جرب های پرواستیگماتا، شامل ۲۴ گونه قارچ از ۴۵ میزبان، به خصوص از خانواده تترانیشیده (Tetranychidae)، ۱۵ گونه قارچ از۲۱ میزبان و از خانواده اریوفیده (Eriophyidae) 9 گونه قارچ از ۱۵ میزبان بوده است.
۲-۳-۴-۲- مکانیسم اثر قارچهای انتوموپاتوژن:
قارچ های انتوموپاتوژن معمولا میزبان های خود را با اسپور های اختصاصی آلوده میکنند و این اسپور ها، به کوتیکول حمله کرده، رشد میکنند و با تولید انواع آنزیم های کیتیناز، پروتئاز و لیپاز و هم چنین ساختارهای قارچی کوتیکول را سوراخ میکنند. کنیدیوم در داخل هموسل و بافت های نرم بدن میزبان تکثیر نموده و مرگ معمولا بین سه تا ده روز پس از عفونت به دلیل از دست رفتن آب بدن میزبان، محرومیت غذایی، صدمات مکانیکی شدید و تاثیر سموم قارچی اتفاق میافتد. در شرایط مطلوب اسپورزایی قارچ ها روی لاشه میزبان توسعه می‏یابد و عفونت را در جمعیت میزبان تسهیل میکند و سیکل بیماری ادامه مییابد[۱].
قارچ ها مشابه دیگر میکروارگانیسم های انتوموپاتوژن شامل باکتری ها، ویروس ها و میکروسپوریدیاها، کوتیکول میزبان خود را به طرف لوله گوارشی (Mid gut) سوراخ میکنند و برخی نیز میتوانند تگومنت (Tegoment) میزبان خود را سوراخ کنند ولی چگونگی نفوذ و گذر قارچ ها به داخل کانال گوارشی کنه ها شناخته نشده است. بسیاری از پاتوژنها در برابر بندپایان فقط در برابر رطوبت نسبتا بالا موثرند و از طرفی میزان اثر قارچ های پاتوژن متکی به گستردگی وسیع و تراکم جمعیت بندپایان است. قارچ های انتوموپاتوژن مشابه بسیاری از قارچ های پاتوژن گیاهان و مهره داران میزبانهای خود را از طریق کوتیکول خارجی عفونی و متاثر می کنند که این روش عفونت زائی منحصر به فرد است. قارچ ها مشابه دیگر میکروارگانیسم های انتوموپاتوژن شامل باکتری ها، ویروسها و میکروسپوریدیاها، کوتیکول میزبان خود را به طرف لوله گوارشی سوراخ می کنند[۱].
روند عفونت زایی قارچ ها بر روی حشرات سه مرحله تشخیص داده شده است:
الف: اتصال و رشد کنیدیوم قارچ بر روی کوتیکول میزبان.
ب: نفوذ و سوراخ کردن تگومنت حشرات توسط لوله تندش (Germ tube) که این لوله به دنبال رشد کنیدیوم تولید میشود.
ج: روییدن قارچ در داخل بدن حشره که معمولا منجر به مرگ میزبان عفونی شده میگردد] ۱,۵.[
شکل ۲-۱ : روند استقرار یک عفونت قارچی را در یک بی مهره نشان میدهد] ۱.[
A – چسبیدن کنیدیومها بر روی کوتیکول
B – رشد و نمو (جوانه زدن) کنیدیوم ها