粘质沙雷氏菌YNAU-SM-1通过双重作用机制抑制马铃薯晚疫病的生防潜力与机理解析

本研究针对马铃薯晚疫病防治过度依赖化学杀菌剂的问题，系统解析了粘质沙雷氏菌YNAU-SM-1对致病疫霉的多维度抑制作用。研究人员通过双重培养、荧光染色、孢子萌发抑制等实验证实该菌株能诱导病原菌活性氧（ROS）爆发、破坏菌丝形态并完全抑制孢囊孢子萌发。温室试验显示其预防型和治疗型处理防效均达65%以上，同时能激活植物防御酶（POD）活性并调节渗透调节物质含量。该研究为开发环境友好型生物防治剂提供了重要理论依据和实践支撑。

　　

马铃薯作为全球第三大粮食作物，在中国更是占据着25%的全球产量份额。然而这个“地下苹果”的种植始终被一个看不见的敌人所困扰——由致病疫霉（Phytophthora infestans）引起的晚疫病。这种病原菌不仅曾引发著名的爱尔兰大饥荒，至今仍每年造成约120亿欧元的经济损失。传统化学杀菌剂的过度使用导致环境污染、食品安全隐患及抗药菌株涌现，寻找绿色防控方案已成为当务之急。

在这项发表于《BMC Plant Biology》的研究中，云南农业大学植物保护学院的刘春江与邓林梅等研究人员发现了一株具有卓越生防潜力的根际细菌——粘质沙雷氏菌YNAU-SM-1（Serratia marcescens YNAU-SM-1）。该菌株能通过直接拮抗和诱导植物抗性的双重机制，有效抑制致病疫霉HJG02菌株的侵染，为马铃薯晚疫病的生物防治提供了新的解决方案。

研究团队综合运用了双重培养测定、荧光染料染色（DCFH-DA/ PI）、孢子萌发抑制试验、离体叶片/块茎切片试验、温室实验以及防御相关酶和渗透调节物质的生化分析等技术方法。其中病原菌来自作者实验室保存的致病疫霉HJG02菌株，马铃薯品种为“米拉”，所有实验均设三次生物学重复，数据经统计软件分析处理。

拮抗效果验证

通过双重培养试验发现，YNAU-SM-1发酵液可使致病疫霉菌丝生长抑制率达70.26%，菌丝生物量抑制率高达99.48%。显微镜下观察到异常菌丝膨胀和过度分枝现象，而游动孢子囊形态保持正常。

活性氧爆发诱导

采用DCFH-DA荧光探针检测发现，处理组菌丝相对荧光强度达1.2，显著高于对照组的1.0（p<0.05），表明YNAU-SM-1能诱导病原菌细胞内活性氧（ROS）大量积累。

孢子灭活作用

PI染色试验显示菌株处理使孢子囊灭活率从34.31%提升至87.33%。更重要的是，其对孢子囊直接萌发、游动孢子释放和孢囊孢子萌发的抑制率分别达到98.86%、70.13%和100%。

病害防控效果

离体叶片试验中，预防处理（T1）和同步处理（T2）的病斑面积分别降至1.68 cm2和1.16 cm2，治疗效果（T3）为12.49 cm2，均显著优于病原菌对照组的20.26 cm2。块茎切片和温室盆栽试验进一步证实其防效，三种处理方式的相对防效分别达到67.62%、65.48%和71.04%。

植物防御响应

生化分析表明，YNAU-SM-1处理能显著提升叶片过氧化物酶（POD）活性，增加可溶性蛋白含量，降低丙二醛（MDA）积累水平，并调节可溶性糖的动态变化，从而增强植株抗逆性。

该研究揭示了粘质沙雷氏菌YNAU-SM-1通过直接拮抗（菌丝抑制、ROS诱导、孢子灭活）和间接诱导植物抗性（防御酶激活、渗透调节）的双重机制防控马铃薯晚疫病。研究不仅为绿色防控提供了优良菌种资源，更从细胞和生理生化层面阐明了其作用机理，对推动农业可持续发展具有重要意义。值得注意的是，鉴于粘质沙雷氏菌属条件致病菌，作者建议后续通过全基因组测序评估菌株安全性，并通过根际定殖研究降低传播风险。