木霉调控番茄根系代谢组与土壤碳氮比促进生长并抑制植物寄生线虫的机制研究

本研究针对农业土壤中植物寄生线虫（如根结线虫Meloidogyne spp.）危害番茄生产的难题，通过接种深绿木霉（Trichoderma atroviride），揭示了其通过调控根系挥发性化合物（如m-cymene和甲基水杨酸Me-SA）排放、改变土壤C:N比及蔗糖代谢，显著促进番茄生长并选择性抑制植物寄生线虫的生态机制，为绿色农业提供了新型生物防治策略。

　　

研究背景与意义
番茄（Solanum lycopersicum）作为全球重要经济作物，常年遭受植物寄生线虫（如根结线虫Meloidogyne spp.）侵袭，导致根系形成虫瘿、营养吸收受阻，每年造成高达800亿美元损失。传统化学杀线虫剂虽有效但引发环境与健康风险，亟需生态友好的替代方案。深绿木霉（Trichoderma atroviride）作为植物益生真菌，已知具有促生长和抗病原特性，但其对线虫的间接调控机制及土壤生态效应尚不明确。墨西哥国立自治大学等机构的研究团队通过整合植物生理学、代谢组学和土壤生态学方法，系统解析了T. atroviride如何通过“植物-真菌-土壤”三方互作实现线虫防控，相关成果发表于《Rhizosphere》。

关键技术方法
研究采用自然感染线虫的农业土壤（初始密度43±0.2条/100 cm³
，含35.8%植物寄生线虫），设置灭菌与非灭菌土壤对照，接种T. atroviride后监测番茄生长指标、根系挥发性有机化合物（VOCs）排放（GC-MS分析）、组织蔗糖含量（HPLC）及土壤C:N比（元素分析仪）。线虫群落通过形态学鉴定分属食细菌、食真菌和植物寄生三类功能群。

研究结果

1. T. atroviride促进非灭菌土壤中番茄生长并降低植物寄生线虫密度
   接种使番茄地上部和根部生物量提高1.5倍，同时植物寄生线虫（以Meloidogyne为主）数量显著减少，而对食细菌/食真菌线虫无影响。

2. 根系代谢组学与挥发性化合物调控
   在灭菌土壤中，真菌诱导根系增加m-cymene（对伞花烃）和甲基水杨酸（Me-SA）排放；而在非灭菌土壤中反而抑制这些挥发物，表明T. atroviride通过微生物群落依赖性机制重编程植物化学防御。

3. 土壤C:N比动态与生态效应
   真菌处理显著降低土壤C:N比，推测源于其分解根际沉积或原有有机质的能力，可能通过加速养分循环间接抑制线虫。

结论与意义
该研究首次揭示T. atroviride通过三重作用机制实现线虫防控：（1）选择性抑制植物寄生线虫而不破坏土壤微食物网；（2）动态调控根系VOCs（如Me-SA）排放以激活系统性抗性；（3）优化土壤C:N平衡促进植物营养吸收。Hexon Angel Contreras-Cornejo团队的工作为开发基于“微生物-代谢组-土壤”协同的精准生物防治技术提供了理论依据，尤其对番茄等茄科作物可持续生产具有重要实践价值。研究还提示，未来需进一步解析T. atroviride与土壤微生物组的互作网络及其对线虫趋避行为的分子信号通路。