综述:伯克霍尔德菌属(Burkholderia spp.)在植物真菌病害防治中的生物防治机制、应用潜力与挑战
《Pesticide Biochemistry and Physiology》:Biocontrol mechanisms, application potential, and challenges of
Burkholderia spp. in plant fungal disease management
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时间:2025年10月12日
来源:Pesticide Biochemistry and Physiology 4
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本综述系统探讨了伯克霍尔德菌属(Burkholderia spp.)作为生物防治剂(BCA)在植物真菌病害管理中的应用潜力。文章详述了其产生的多种生物活性代谢物(如occidiofungin、pyoluteorin等)的直接抗真菌机制,以及诱导系统抗性(ISR)等间接作用方式,同时剖析了其在实际应用中面临的生物安全性、菌株特异性及标准化等技术挑战,为可持续农业和病虫害综合治理(IPM)提供了重要理论参考。
近年来,以伯克霍尔德菌属(Burkholderia spp.)为对象的生物防治研究显著增长,尤其集中在挖掘其代谢产物多样性、生态适应性及基因编辑潜力等方面。该菌属在抑制土传和叶部真菌病害中展现出显著潜力,已成为化学农药替代策略中的重要研究对象。
Distribution in the root-associated niches
伯克霍尔德菌广泛定殖于植物根际(rhizosphere)、根面(rhizoplane)与内根际(endorhiza)等微环境中,例如玉米、水稻和甘蔗等作物根围。这些生态位为伯克霍尔德菌提供了独特的适应性进化压力,使其能有效竞争养分、抑制病原并调节局部微生物群落结构。
Procedures for screening Burkholderia strains for fungal disease management
筛选具有生防潜力的伯克霍尔德菌株通常从植物根际或土壤中分离菌株开始,随后通过体外实验评估其对菌丝生长与孢子萌发的抑制能力。初筛有潜力的菌株还需在温室和田间条件下进一步验证其防病效果与生态适应性。
Fungal diseases controlled by Burkholderia spp.
该属菌株对多种重要植物病原真菌表现出广谱抗性,如Botrytis cinerea(灰霉病菌)、Fusarium spp.(镰刀菌)、Colletotrichum spp.(炭疽菌)和Pythium spp.(腐霉)等。例如,分离自玉米根际的Burkholderia sp. BE17与BE24能有效抑制灰霉病,而一些B. glumae菌株则对水稻和玉米病害具有防控潜力。
Production of non-volatile and volatile anti-fungal metabolites
伯克霍尔德菌能合成多种抗真菌代谢物,包括非挥发性的吡咯尼群(pyrrolnitrin)、奥西多芬素(occidiofungin)、绿脓菌素(pyoluteorin)与cepacin等,以及挥发性物质如二甲基三硫(DMTS)。这些代谢物通过破坏真菌细胞壁完整性、抑制菌丝扩展与孢子形成等机制发挥抑菌作用。
Application of methods: cell suspensions vs. culture cell-free filtrate
应用方式显著影响伯克霍尔德菌的生防效果。活菌悬液有利于定殖并持续产生代谢物,而无菌发酵滤液则避免了活菌引入可能带来的生态与安全风险,尤其适用于采后病害防控等特定场景。
Synergistic effects and environmental stressors
伯克霍尔德菌与其他生防菌(如木霉Trichoderma、假单胞菌Pseudomonas和芽孢杆菌Bacillus)联用可产生协同增效,拓宽抗菌谱并提升防控稳定性。此外,该菌还能通过解磷、产植物激素和铁载体等机制促进植物生长,增强作物对生物/非生物胁迫的耐受能力。
Conclusion and future prospect
伯克霍尔德菌作为一类潜力巨大的生防微生物,其多种抗真菌机制与植物互作模式已得到初步阐明。未来需进一步加强其基因组挖掘、遗传改造、田间应用策略以及生物安全评价等方面的研究,以推动其成为病虫害综合治理(IPM)体系中安全、高效的核心组成部分。
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