两栖动物皮肤细菌抑制植物病原真菌生长并控制采后腐烂的生物防治潜力

本研究针对采后病害对农业产业的严重威胁，探索了从Craugator fitzingeri蛙皮肤分离的细菌菌株（C23F、C26G和C32I）作为生物防治剂的潜力。通过体外和体内实验证明，这些细菌及其代谢产物能有效抑制多种重要采后病原真菌（如Penicillium digitatum、Botrytis cinerea等）的生长，在柑橘、番茄和蓝莓上显著降低病害发生率。该研究为开发新型环保型采后病害防控策略提供了重要资源，具有重要的农业应用价值。

　　

在全球农业生产中，采后病害一直是困扰农业产业的重大难题，由植物病原真菌引起的腐烂导致水果产量和质量显著下降。虽然化学处理剂已被广泛用于控制这些病原体，但耐药菌株的出现以及食品安全和环境影响方面的担忧，促使人们寻找新型有效且环保的替代方案，生物防治剂（BCAs）就是其中备受关注的选择。

以往研究表明，两栖动物皮肤上的细菌群落能够抑制蛙壶菌（Batrachochytrium dendrobatidis）等病原真菌，这种宿主相关微生物组的保护能力展示了它们作为新型BCAs来源的潜力。基于前期发现蛙皮肤细菌能抑制灰葡萄孢菌（Botrytis cinerea）的生长，本研究深入探讨了从Craugator fitzingeri蛙皮肤获得的三种细菌分离株（C23F、C26G和C32I）的生物防治潜力。

为评估这些细菌的抗真菌效果，研究团队开展了一系列体外实验。双重培养试验表明，这些细菌能强烈抑制多种采后真菌病原体的菌丝生长，包括指状青霉（Penicillium digitatum）、意大利青霉（P. italicum）、链格孢（Alternaria alternata）、黑曲霉（Aspergillus niger）和茄链格孢（Alternaria solani）。进一步通过细菌滤液（BFs）和挥发性有机化合物（VOCs）试验证实，这些细菌代谢产物可在体外条件下有效延迟或抑制真菌发育。然而，研究也观察到这些细菌对柑橘地霉（Geotrichum citri-aurantii）、镰刀菌（Fusarium sp.）、尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）以及辣椒疫霉（Phytophthora capsici）没有抑制效果，说明其作用存在一定的特异性。

在作用机制方面，研究人员通过挥发性有机化合物（VOCs）试验发现，C23F、C26G和C32I菌株产生的VOCs能显著影响病原真菌生长。其中，指状青霉最为敏感，菌丝生长半径显著减小，而黑曲霉受影响较小。这些结果表明，VOCs在抑制病原体方面发挥了重要作用。

此外，细菌分泌的可扩散化合物也展示了强大的抑制效果。细菌滤液（BFs）处理能显著减少指状青霉、意大利青霉和链格孢的菌丝生长面积，但对某些真菌如柑橘地霉和镰刀菌没有效果，进一步印证了其作用特异性。

在体内实验中，研究团队评估了这些细菌对实际水果病害的控制效果。在柠檬果实上，接种细菌细胞悬浮液显著降低了指状青霉引起的绿霉病发病率，未经处理的果实发病率为100%，而经C23F、C26G和C32I处理的果实发病率分别降至12%、11%和9.5%。细菌滤液处理也显示出一定的保护效果，但效果不及活菌。此外，研究还发现这些细菌在不同柑橘品种（包括韦斯丁橙、橘子和葡萄柚）上均能减少病害发生。

在番茄和蓝莓上的实验结果同样令人鼓舞。用细菌细胞悬浮液和滤液处理番茄果实后，灰霉病（B. cinerea）发病率显著降低，细胞悬浮液处理使发病率降低50%，而滤液处理也使发病率降至12.4%-37.4%。在蓝莓上，细菌处理同样有效降低了链格孢（A. alternata）引起的病害发生率，显示出这些细菌在多种作物上的广谱保护潜力。

研究还探讨了这些细菌的抑菌机制。通过比较基因组学分析发现，C32I和C26G菌株拥有多种生物合成基因簇（BGCs）和几丁质降解基因家族（ChDGFs），这些基因可能参与合成抗真菌代谢物，如viscosin、fengycin、zwittermicin等。此外，细菌可能通过分泌几丁质酶和葡聚糖酶等细胞壁降解酶来破坏病原真菌的细胞结构，特别是对那些细胞壁富含几丁质和β-1,3-葡聚糖的真菌（如B. cinerea和A. alternata）效果更为显著。

该研究的结论部分强调，蛙皮肤来源的细菌菌株C23F、C26G和C32I具有广泛的抗真菌活性，能有效控制多种经济重要的采后病原真菌。特别是在柠檬、番茄和蓝莓上展示出的显著防效，为这些细菌作为生物防治剂的应用提供了坚实依据。此外，这些细菌还能通过诱导植物防御机制（如茉莉酸（JA）、水杨酸（SA）和乙烯（ET）信号通路相关基因的表达）来增强宿主抗性，进一步拓展了其应用潜力。

总之，这项研究不仅揭示了两栖动物皮肤微生物组作为新型生物防治资源的重要性，也为开发可持续的采后病害管理策略提供了新思路。未来的研究需要进一步鉴定这些细菌产生的生物活性化合物，并评估其在商业储存条件下的实际应用效果，以推动其在实际农业生产中的应用。该研究成果发表在《Microbial Ecology》上，为微生物生态学和农业病害防控领域的相关研究提供了重要参考。

主要技术方法包括：采用双重培养试验评估细菌对真菌菌丝生长的抑制效果；通过细菌滤液（BFs）分析分泌的抗真菌化合物；运用挥发性有机化合物（VOCs）测定细菌产生的气体分子对真菌生长的抑制；进行体内果实接种实验，使用柑橘、番茄和蓝莓等水果样本，评估细菌悬浮液和滤液对采后病害的控制效果；通过比较基因组学方法鉴定细菌中的生物合成基因簇（BGCs）和几丁质降解基因家族（ChDGFs）。