靶向猕猴桃细菌性溃疡病病原体的噬菌体Brt_Psa3:裂解特性与基因组分析及其生物防治潜力

【字体: 时间:2025年10月12日 来源:Applied Microbiology and Biotechnology 4.3

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  本研究针对猕猴桃细菌性溃疡病的病原体Pseudomonas syringae pv. actinidiae (Psa)生物变种3,从葡萄牙猕猴桃果园土壤中分离得到一株新型裂解性噬菌体Brt_Psa3。研究人员通过形态学观察、基因组测序和系统发育分析,证实该噬菌体属于Autographiviridae科Ghunavirus属,具有40.509 bp的线性双链DNA基因组,不含抗生素抗性基因。实验显示Brt_Psa3在模拟果园环境条件下保持稳定性,潜伏期100分钟,裂解量143颗粒/细胞,体外叶片实验表明能显著降低叶面Psa载量40%。该研究为开发环境友好的噬菌体生物防治剂提供了重要候选株系。

  
猕猴桃作为重要的经济作物,近年来遭受细菌性溃疡病的严重威胁,其病原体Pseudomonas syringae pv. actinidiae (Psa)生物变种3尤为致命。传统铜制剂和抗生素防治不仅效果有限,更导致环境污染和病原体耐药性。在这一背景下,噬菌体作为特异性强、环境友好的生物防治剂备受关注。然而,噬菌体的实际应用面临宿主范围、环境稳定性等多重挑战。本研究从葡萄牙猕猴桃果园土壤中成功分离到一株新型裂解性噬菌体Brt_Psa3,并系统评估其生物防治潜力,相关成果发表于《Applied Microbiology and Biotechnology》。
研究团队采用噬菌体分离纯化、透射电镜形态观察、全基因组测序与功能注释、系统发育分析、一步生长曲线测定、环境稳定性测试(温度/pH/紫外线)以及离体叶片感染模型等关键技术方法。样本来源包括葡萄牙北部和中部Psa感染果园的叶片、花朵、土壤等材料。
噬菌体分离和形态特征
从41株分离株中唯一获得裂解性噬菌体Brt_Psa3,其在宿主菌CFBP7286上形成6-7 mm透明噬菌斑。透射电镜显示典型短尾噬菌体形态,衣壳直径59±1.0 nm,尾长10±1.0 nm。
噬菌体宿主范围和基因组特征
Brt_Psa3能感染50株Psa菌株中的25株,同时对Pseudomonas cerasi和Pseudomonas viridiflava展现裂解活性。基因组分析显示40.509 bp线性DNA(GC含量56.8%),预测51个开放阅读框,包含DNA复制重组、衣壳组装和细胞裂解相关基因,未检测到抗生素抗性基因和溶原性相关基因。
噬菌体裂解活性表征
在MOI=1和10时能显著抑制细菌生长(2小时内OD600下降),但19-24小时出现细菌再生现象。一步生长曲线显示潜伏期100分钟,70分钟上升期,裂解量143 PFU/细胞。
不同温度、紫外线和pH条件下的噬菌体稳定性
UVA照射120分钟内保持稳定,180分钟滴度显著下降。在5-25°C和pH 5-8范围内维持高活性,35°C时活性下降,45°C完全失活。酸性条件(pH 5)加剧高温对噬菌体的失活效应。
Psa感染猕猴桃叶片方块的噬菌体处理体外实验
噬菌体处理使叶面Psa浓度从6.10降至3.67 log CFU/mL(72小时),同时噬菌体滴度在前24小时从4.38升至5.47 log PFU/mL。但病害指数仅从3.2降至2.7,且单独噬菌体处理组出现轻微叶面损伤(病害指数1.4),提示可能存在植物毒性反应。
讨论与结论指出,土壤是裂解性噬菌体的重要来源,Brt_Psa3具备基因组安全性(无毒力基因)和良好的环境适应性。其广谱裂解活性覆盖Psa生物变种3及其他假单胞菌属,但单独使用对已形成病害的控制效果有限。细菌再生现象提示可能存在耐药性发展,而叶片实验中的植物应激反应需进一步研究噬菌体-植物互作机制。研究建议通过噬菌体鸡尾酒策略提升防治效果,并强调后续需开展温室和田间试验验证其实际应用价值。该研究为可持续农业病害防控提供了新的解决方案,推动噬菌体疗法在植物保护领域的标准化进程。
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