研究通过植物生长促进菌对番茄进行病害管理的应用

引用：

番茄是世界上种植面积第二大的蔬菜，在栽培或收获后贮藏期间，它容易受到由一系列致病真菌、线虫、细菌和病毒引起的 200 多种疾病的影响，虽然目前有多种化学杀虫剂可用于控制植物病害，但持续施用杀虫剂不仅会影响番茄的营养成分，还会影响土壤的质地或生产力。

在这种情况下，植物生长促进菌（PGPB）是管理番茄疾病和病原体的有效措施之一，目前，许多微生物已被用作不同植物的土壤或植物接种剂，包括番茄作为生物防治，除了抑制疾病外，这些接种剂还充当生长调节剂。

本文介绍了植物生长促进菌（PGPB）菌株的生防潜力及其对番茄病害管理的机理。

番茄根际和植物生长促进菌（PGPB）

由于真菌、线虫、细菌和病毒引起的疾病，每年有很大一部分蔬菜作物，在生长或收获后储存期间变质，这是数千年来影响粮食生产，和人类发展的主要限制因素之一，从过去50年开始，化学农药的应用一直是作物，和蔬菜生产中疾病管理的主要控制措施。

持续接触化学杀虫剂，如杀菌剂和除草剂，对生产力、土壤质地、蔬菜营养成分以及人类健康产生不利影响，由于化学合成的除草剂和杀虫剂具有危害，通过生物手段管理疾病是一种新兴技术，在提高农业可持续性方面越来越重要。

番茄被用作与水果质量、胁迫耐受性（生物和非生物）和其他生理性状相关的遗传研究的模型植物，这广泛适应了从热带到温带地区的各种农业气候，目前，已知番茄的生产和质量在很大程度上受到田间或收获后加工中的病原体的影响。

在田间或收获后的储存和运输过程中，如果没有有效抑制微生物生长，疾病的发展会导致巨大的经济损失，所以迫切需要一种可持续的植物病害管理方法，在这种情况下，植物生长促进细菌（PGPB）的土壤，或植物微生物接种剂，似乎是不同作物和蔬菜疾病管理的重要手段。

根际（根和土壤之间的界面）是多样化植物-微生物相互作用的最突出区域，由包括一系列化学信号的根系分泌物，含碳代谢物（例如根细胞脱落，渗出，分泌以及土壤基质中糖，有机酸和氨基酸的泄漏）决定。

虽然根际微生物大多对植物构成中性影响，尽管有些微生物，通过复杂的相互作用，对宿主发育和健康产生积极或消极的影响，一些微生物是有害的，因为它们与植物竞争营养或引起疾病（土壤传播的植物病原体），而其他微生物如菌根真菌和PGPB通过动员养分，刺激生长，增加产量或减少生物和非生物胁迫来支持其宿主。

栖息在植物根部的根际细菌发挥积极作用，从调节植物激素水平、磷酸盐溶解、氨产生等直接作用到抗生素、铁载体和HCN产生等间接效应，各种细菌，如假单胞菌、偶氮螺旋菌、偶氮杆菌、克雷伯菌、肠杆菌、碱性杆菌、关节杆菌、伯克霍尔德菌、芽孢杆菌和沙雷氏菌，可促进植物生长，从而充当 PGPB。

就番茄而言，几种植物生长促进菌株，如荧光假单胞菌、芽孢杆菌、偶氮杆菌、沙雷氏菌和微单孢子虫，可参与番茄的促进生长和疾病管理。

番茄中的重要疾病

目前，在番茄中已经发现了200多种病虫害，直接或间接地造成了其生产损失，真菌、线虫、细菌和病毒引起的疾病，是谷类作物和蔬菜中最严重的问题，不仅影响其营养成分，而且影响人类健康和整体经济。

由真菌病原体引起的番茄中一些最重要的疾病是晚疫病、菌核腐病、枯萎镰刀菌、镰刀菌冠和根腐病，疫霉病引起的晚疫病是番茄最具破坏性的疾病之一，导致重大经济损失（20-70%），由菌核引起的菌核病，是影响番茄作物生产力的另一种重要疾病。

目前科研人员对由镰刀菌物种引起的番茄枯萎病、冠腐病和根腐病的研究最为深入，枯萎镰刀菌是由尖孢镰刀菌引起的常见血管疾病，在许多番茄生产国导致大量（10-80%）的产量损失，在由镰刀菌和疫霉属引起的番茄根腐病中，植物叶子变黄枯萎，最终导致植物死亡。

镰刀菌冠根病通常袭击根系，这些病原体正在田间和温室条件下对这一重要的蔬菜作物造成广泛的损失，并且仍然是番茄生产的主要限制因素，据估计，由于镰刀菌属，印度约有45%的番茄产量减少。

由线虫引起的根结是番茄中另一种最具破坏性和最普遍的疾病，线虫不仅直接影响作物产量，而且使植物更容易受到真菌和细菌感染，在我国，它导致番茄产量降低高达30-50%，这种疾病还严重降低了全球各种蔬菜和作物的生产力。

细菌性叶斑病是番茄常见的细菌性病害，由黄单胞菌引起，它在温室和田间条件下都具有很强的破坏性，导致10-50%的产量损失，在印度，番茄生产力损失估计在10%至80%之间，而这种疾病造成的年产量损失为10%至20%，在某些情况下可能上升到80%。

番茄病毒性疾病包括番茄斑点枯萎病毒，这是偶尔导致植物死亡的最重要的病毒性疾病之一，番茄黄叶卷曲是全球热带和亚热带地区栽培番茄的另一种病毒性疾病，在许多地区，番茄黄叶卷曲是番茄生产的限制因素之一。

PGPB作为番茄中的生防剂

一些害虫管理研究人员，将精力集中在开发合成化学品的替代品上，以控制病虫害，在这些替代物中，如生物防治或生物防治被提及，生物防治一词不仅用于控制植物的疾病，还用于控制水果储存期间的疾病管理。

植物生长促进菌（PGPB）作为生物防治剂（BCA），与传统的化学防治方法相比，具有一定的优势，因为前者是环保、无毒、天然存在的微生物，其应用不仅对环境而且对人类健康都是可持续的。

PGPB作为生物防治剂的另一个优点是，对抗病原体或疾病的作用方式，这也有助于提高作物生长和产量，BCA拮抗作用涉及的重要机制是抗生素，细胞壁降解酶，生物表面活性剂和挥发物的产生，以及诱导植物中的全身抗性（ISR），PGPB还参与空间，养分和刺激植物防御能力的竞争。

关于根际细菌控制病原体的研究，通常集中在病原微生物上，但它们对杂草和昆虫同样有效，许多科研人员报道了，使用PGPB有效控制土壤传播疾病，大量细菌菌株已被分离并鉴定为针对番茄病害的生物防治剂。

在温室条件下，使用枯草芽孢杆菌菌株来控制收获后的果实感染，利用枯草芽孢杆菌菌株来抑制西红果腐病的病原体灰霉病，利用2016株根际细菌菌株管理番茄枯萎病，科研人员发现，两种不同的菌株淀粉芽孢杆菌，和赭石荽中间体显著抑制枯萎病的发生，也提高了幼苗的活力指数。

还有科研人员利用内生放线菌对立枯丝核菌进行生物防治，导致番茄阻尼，这些菌株显著抑制了番茄的病原菌生长，增强了番茄的生长参数。

近年来，植物病害的生物防治，特别是使用放线菌的抗生素代谢物，已成为化学控制剂的替代品，放线菌在土壤传播植物病原体的生物防治中的作用，已被证明对镰刀菌属，疫霉属均具备有效作用。

一些真菌菌株也被用作番茄中病原体和疾病的生物防治，科研人员分离出产生管曲霉的葡萄糖氧化酶，其抑制了茄镰刀菌的生长和孢子产生，木霉分离株也是番茄中某些真菌病原体的潜在生物防治，木霉菌介导的灰霉菌生长抑制作用，它们在土壤中的应用促进了番茄的生长。

结论：

通过对自然资源的可持续管理，可以实现不断增长的人口的粮食安全，各种研究均证明了，PGPB在农业管理中扮演着重要角色，不仅控制了病原体和拮抗剂在根际生态中的分布，根际生态学的知识，为提高植物病原体的生物防治效果提供了可能性。

未来的研究需要基于新型生物分子的鉴定，和密集根际工程的分区，这有望为植物和微生物之间的相互作用创造独特的环境，并通过多菌株微生物接种剂的应用来抑制疾病。

基因改造可用于提高生物防治效果，成为未来疾病管理的新兴研究领域，例如，通过增加抗菌剂和生长增强代谢物水平，菌株的转化可能是更好的选择，添加冰核PGPB可增强温度依赖性活性。

总而言之，科研人员已经证明了，通过植物生长促进菌对番茄进行病害管理的应用是非常成功的，不过未来仍需进一步提高，植物生长促进菌的生物防治功效和耐久性。

参考文献：

巴布安，约盖亚，《对尖孢镰刀菌引起的番茄根腐病进行生物防治》

伊藤，纳加拉吉，《利用植物生长促进细菌进行植物病害的生物防治》

伯克黑德，席斯勒，《番茄晚疫病和早疫病抗性的遗传学》