细菌分离株在生物防治苹果黑星病（Venturia inaequalis）方面的潜力

《Journal of Neuroradiology》：Potential of Bacterial Isolates for the Biological Control of Apple Scab ( Venturia inaequalis)

苹果黑星病是由Venturia inaequalis引起的严重病害，传统化学防治存在抗药性和环境污染问题。本研究筛选出9株本地细菌（如Alcaligenes faecalis ACBC1、Bacillus amyloliquefaciens CPa2和SF14）对5株V. inaequalis毒株的抑菌率在60%-92%，其中部分菌株抑菌效果接近化学杀菌剂difenoconazole。实验表明，细菌通过分泌水解酶和挥发性有机物抑制真菌生长，预处理效果优于后期治疗。该研究为开发环保的生物防治剂提供了科学依据。

　　在苹果种植领域，苹果黑星病是一种严重影响果树健康和产量的重要病害，其病原菌为*Venturia inaequalis*。长期以来，化学杀菌剂被广泛用于控制这种病害，但随着环境问题的日益突出以及消费者对食品安全的关注，寻找更环保、可持续的生物防治方法成为研究热点。本研究旨在探索来自摩洛哥地区具有生物防治潜力的细菌株系，以评估其在苹果黑星病管理中的实际效果，并将其与传统化学杀菌剂进行比较，从而为未来农业可持续发展提供可行的替代方案。

### 研究背景与意义

苹果黑星病的病原菌*Venturia inaequalis*是一种常见的植物病原真菌，它能够在苹果叶片和果实上形成黑色斑点，导致严重的产量损失，甚至完全摧毁苹果作物。通常情况下，该病害在春季通过孢子传播，感染新生的苹果叶片，随后通过分生孢子继续在叶片和果实上扩散。由于化学杀菌剂的广泛使用，已经出现了一些抗药性问题，同时其对环境和人类健康的潜在影响也引起了广泛关注。此外，某些基于特定成分的杀菌剂已被禁止或受到限制，这进一步凸显了寻找更安全、环保的生物防治方法的必要性。

近年来，生物防治作为一种绿色、可持续的替代方案，逐渐受到重视。研究表明，某些有益微生物，尤其是细菌和真菌，能够通过竞争关系、寄生作用或抗菌作用等机制来抑制病原菌的生长。在苹果黑星病的管理中，一些细菌如*Paenibacillus*和*Bacillus*已被证明具有显著的生物防治潜力。这些细菌不仅能抑制病原菌的菌丝生长，还能影响孢子的萌发和菌丝的延伸。此外，它们还能分泌溶解酶和抗菌物质，这些物质能够破坏病原菌的细胞结构，从而抑制其生长和繁殖。

本研究选择了九种细菌株系，这些株系在其他病害的控制中已表现出一定的生物防治潜力。通过与五种来自Fes-Meknes地区的*Venturia inaequalis*菌株进行实验，研究其在不同环境下的抑制效果，包括菌丝生长、孢子萌发、菌丝延伸以及在苹果叶片上的实际应用效果。同时，还评估了这些细菌的挥发性有机化合物（VOCs）对病原菌的抑制作用，以进一步理解其生物防治机制。

### 研究方法

本研究采用了多种实验方法来评估细菌的生物防治潜力。首先，通过双培养法（Dual Culture Assay）测试了九种细菌株系对*Venturia inaequalis*菌丝生长的抑制效果。在这一实验中，细菌和真菌被分别接种在不同的培养基上，以观察它们之间的相互作用。其次，通过挥发性有机化合物的测试，研究了细菌在无直接接触的情况下对病原菌的抑制效果。第三，通过细胞滤液测试，评估了细菌代谢产物对菌丝生长和孢子萌发的影响。最后，通过离体叶片实验（Detached Leaf Bioassays），观察了这些细菌在实际应用中的效果，特别是在预防和治疗阶段的表现。

#### 双培养法评估菌丝生长抑制效果

在双培养法实验中，九种细菌株系被分别接种在培养基上，然后与*Venturia inaequalis*的菌丝进行共培养。通过测量菌丝的生长直径，计算其抑制率。结果显示，某些细菌株系如ACBC1、SF14和CPa2在菌丝生长抑制方面表现出色，其抑制率超过70%，并且在某些情况下与化学杀菌剂difenoconazole的效果相当。这表明这些细菌株系具有良好的生物防治潜力，尤其是在抑制病原菌的生长方面。

#### 挥发性有机化合物的抑制作用

为了进一步了解细菌的生物防治机制，研究还评估了它们的挥发性有机化合物（VOCs）对*Venturia inaequalis*菌丝生长的抑制作用。通过将细菌培养在不同的培养基上，然后收集其挥发性物质，将其与真菌菌丝进行共培养。结果显示，某些细菌如ACBC1和CPa2的VOCs能够显著抑制菌丝的生长，抑制率在50%以上。这表明细菌不仅通过直接接触抑制病原菌，还能通过释放挥发性物质间接影响其生长，这为未来的生物防治策略提供了新的思路。

#### 细胞滤液对菌丝和孢子的影响

除了VOCs，研究还测试了细菌细胞滤液对*Venturia inaequalis*菌丝和孢子的抑制效果。细胞滤液的制备过程包括将细菌培养在营养琼脂上，然后收集其培养液并进行离心和过滤，以去除细菌本身，保留其代谢产物。通过将这些滤液与真菌菌丝或孢子进行共培养，观察其对菌丝生长和孢子萌发的影响。结果显示，某些细菌如ACBC1、B16和CPa2在100%浓度的滤液作用下能够完全抑制孢子的萌发和菌丝的延伸，这表明其代谢产物具有显著的抗真菌活性。

#### 离体叶片实验

为了评估这些细菌在实际应用中的效果，研究还进行了离体叶片实验。实验使用了健康的苹果叶片，并通过不同的处理方式（预防性和治疗性）来观察细菌对病原菌的抑制效果。预防性处理是指在病原菌接种前施用细菌，而治疗性处理则是在病原菌感染后进行。结果显示，预防性处理在抑制病害方面更为有效，某些细菌如ACBC1在预防处理中能够显著降低病害的严重程度，而CPa2在治疗处理中表现出较好的效果。这表明，细菌的施用时机对其生物防治效果具有重要影响。

### 研究结果

#### 菌丝生长抑制效果

在菌丝生长抑制实验中，九种细菌株系对*Venturia inaequalis*菌丝的抑制效果各不相同。ACBC1、SF14和CPa2在抑制菌丝生长方面表现尤为突出，其抑制率在70%以上。相比之下，其他细菌如B11、B12和B13的抑制效果相对较低。值得注意的是，某些细菌在不同菌株上的抑制效果存在差异，这可能与其自身的特性有关。

#### 挥发性有机化合物的抑制效果

挥发性有机化合物的测试结果显示，ACBC1、CPa2和SF14等细菌能够释放出具有抗真菌活性的VOCs。这些VOCs在某些情况下能够达到超过70%的抑制效果，表明它们在生物防治中的重要性。此外，不同细菌释放的VOCs种类和数量可能有所不同，这可能影响其对病原菌的抑制效果。

#### 细胞滤液对孢子萌发和菌丝延伸的影响

细胞滤液的测试进一步揭示了细菌的抗真菌活性。在100%浓度的滤液作用下，某些细菌如ACBC1、B16和CPa2能够显著抑制孢子的萌发和菌丝的延伸。这一结果表明，细菌的代谢产物在抑制病原菌的生长和繁殖方面具有重要作用。同时，滤液浓度也影响了其抑制效果，100%浓度的滤液通常表现出更强的抗真菌活性。

#### 离体叶片实验中的效果

在离体叶片实验中，预防性处理的效果显著优于治疗性处理。ACBC1在预防处理中表现出最佳的生物防治效果，能够将病害的严重程度降低47.75%。而CPa2在治疗处理中也表现出一定的效果，尤其是在病害发生后进行施用时，其抑制效果可以达到91%。这表明，细菌的施用时机对其生物防治效果具有重要影响，预防性施用可能更有利于控制病害的发展。

### 研究讨论

本研究的结果表明，某些细菌株系在控制苹果黑星病方面具有显著的潜力。这些细菌不仅能够通过直接接触抑制病原菌的生长，还能通过释放挥发性有机化合物和代谢产物来间接影响其生理状态。此外，预防性施用细菌在减少病害严重程度方面表现出色，这可能与其诱导苹果叶片的抗病性有关。

在讨论部分，研究还提到了一些其他相关研究的结果。例如，之前的研究表明，某些*Bacillus*菌株如*B. subtilis*和*B. licheniformis*能够有效抑制*Venturia inaequalis*的生长，这与本研究的发现相吻合。此外，一些研究指出，细菌分泌的溶解酶和抗菌物质在控制真菌病害方面具有重要作用，这也支持了本研究的结论。

研究还强调了生物防治方法在农业可持续发展中的重要性。与传统化学杀菌剂相比，生物防治方法能够减少对环境和人体健康的负面影响，同时避免抗药性的产生。然而，目前生物防治方法的应用仍受到一定限制，这可能与其复杂的使用条件和对环境因素的依赖有关。因此，进一步的研究需要关注如何优化这些细菌的使用条件，以提高其在实际农业中的应用效果。

### 研究结论

综上所述，本研究发现，某些细菌株系如*Alcaligenes faecalis*（ACBC1）、*Bacillus amyloliquefaciens*（CPa2）和（SF14）在抑制*Venturia inaequalis*的菌丝生长、孢子萌发和菌丝延伸方面表现出显著的效果。这些细菌的挥发性有机化合物和细胞滤液在一定程度上能够模拟化学杀菌剂的作用，显示出作为环保型生物防治剂的潜力。此外，预防性施用这些细菌能够显著降低病害的严重程度，为未来苹果黑星病的管理提供新的思路。

本研究的结果表明，生物防治方法在苹果黑星病管理中具有广阔的应用前景。通过合理选择和优化细菌株系，以及改进其使用方法，可以有效减少对化学杀菌剂的依赖，从而推动农业向更加可持续的方向发展。未来的研究应进一步探索这些细菌的具体作用机制，以及如何在实际农业环境中更好地应用它们，以实现更高的防治效果。