黑水虻幼虫粪肥提取物与棘孢木霉T22协同促进硬粒小麦生长及抗镰刀菌病害的机制研究

研究人员针对小麦生产中镰刀菌(Fusarium sporotrichioides)病害导致的产量损失和霉菌毒素污染问题，开展了黑水虻(Hermetia illucens)幼虫粪肥提取物(pFE)单独或联合棘孢木霉(Trichoderma afroharzianum T22)对硬粒小麦(Triticum durum Desf. var Simeto)种子引发处理的研究。结果表明，10% pFE与T22联用可使小麦苗期立枯病发生率降低38%，同时显著提高植株生长指标和抗氧化活性，并从粪肥中分离出具有广谱抑菌活性的多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)。该研究为开发基于昆虫副产物的绿色农业技术提供了新思路。

　　

在全球粮食安全面临挑战的背景下，小麦作为最重要的主粮作物之一，其生产正遭受着日益严重的生物胁迫威胁。其中，由镰刀菌(Fusarium spp.)引起的病害不仅造成产量损失，更会产生产毒枝菌素(mycotoxins)，直接威胁人类健康。传统化学防治方法虽然有效，但带来的环境问题和病原菌抗药性风险促使科学家们寻找更可持续的解决方案。与此同时，昆虫养殖业的快速发展产生了大量副产物——昆虫粪肥(frass)，这些富含营养物质和活性成分的材料在农业领域的应用潜力亟待挖掘。

意大利巴西利卡塔大学(Università degli Studi della Basilicata)的研究团队将目光投向了黑水虻(Hermetia illucens)幼虫粪肥提取物(pFE)与生物防治剂棘孢木霉(Trichoderma afroharzianum T22)的协同效应。他们在《BMC Plant Biology》发表的研究中，创新性地采用种子引发(seed priming)技术处理硬粒小麦(Triticum durum Desf. var Simeto)品种，系统评估了这些生物制剂对小麦生长性能、抗氧化系统及抗镰刀菌(Fusarium sporotrichioides)能力的综合影响。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：通过70°C巴氏消毒制备10%粪肥水提物(pFE)；建立包含未处理对照、单独处理(pFE或T22)及联合处理(pFE+T22)的实验组；采用盆栽实验评估21天苗期生长参数；通过病原菌再分离和健康苗计数测定立枯病(damping-off)发生率；使用ABTS法测定总抗氧化活性；并采用分子生物学方法从粪肥中分离鉴定具有抑菌活性的微生物。

研究结果部分，在"Effect of seed treatment on agronomic traits"中发现：

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  单独使用pFE显著提高小麦幼苗的根长(RL)、鲜重(RFW)和干重(RDW)等生长指标

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  pFE与T22联用使根长达到18.08±2.21 cm，较对照提高95%

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  在病原菌胁迫下，联合处理仍能保持19.02±1.36 cm的根长和0.24±0.3 g的根鲜重

在"Control of damping-off induced by F. sporotrichioides"中显示：

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  单独pFE处理使立枯病发生率从85%降至53.75%

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  T22单独处理效果更佳，降低至41.25%

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  联合处理(pFE+T22)达到47.5%的防控效果

"Total antioxidant activity"部分表明：

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  所有处理均显著提高幼苗总抗氧化活性(p<0.05)

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  在病原菌胁迫下，pFE处理组的抗氧化活性仍保持较高水平

"Isolation and identification of microorganisms"部分揭示：

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  从pFE中分离出多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)

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  该菌株对灰霉病菌(Botrytis cinerea)和番茄枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici)的抑制率达32%

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  对F. sporotrichioides的抑制率为26%

在讨论与结论部分，研究强调了几个重要发现：

1. 1.

   粪肥提取物的缓释肥效特性与T22的促生作用形成互补，pFE+T22处理使小麦生物量指标显著提高

2. 2.

   抗氧化系统激活是幼苗抵抗病原菌胁迫的关键机制

3. 3.

   从粪肥中鉴定的P. polymyxa为解释提取物的抑菌活性提供了微生物学基础

4. 4.

   种子引发技术实现了生物制剂的高效靶向递送

这项研究首次系统阐明了昆虫粪肥提取物在作物保护中的双重作用机制——既作为生物刺激素促进生长，又通过其内源微生物发挥病害防控功能。更为重要的是，研究建立了一套可操作的农业废弃物资源化利用技术路径，为减少化学投入品使用的生态农业实践提供了科学依据。未来研究可进一步优化粪肥提取工艺，并在田间条件下验证其长期效果，推动这一绿色技术走向实际应用。