解锁联盟诱导的免疫机制：假单胞菌和微杆菌作为防治番茄细菌性溃疡病的生物控制剂

《Current Plant Biology》：Unlocking Consortium-Induced Immunity: Pseudomonas and Microbacterium as Biocontrol Agents Against Tomato Bacterial Canker

番茄细菌性溃疡的生物防治潜力及协同机制研究。通过筛选100株土壤及病株来源的细菌，发现Pseudomonas sp. A23和Microbacterium sp. C6对Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis（Cmm）具有显著拮抗作用，单独处理分别降低发病率38.76%和58.90%，协同处理达78.35%。分子鉴定证实A23属于Pseudomonas arcuscaelestis，C6属于Microbacterium aerolatum。qRT-PCR分析显示菌群协同诱导PR1、PR5等系统抗性相关基因表达，抑制ACO1基因（与乙烯合成相关），同时促进番茄根系和茎叶生长。该研究为开发基于微生物群落的可持续农业生物防治方案提供了理论依据。

　　番茄细菌性溃疡病是由*Clavibacter michiganensis* subspecies *michiganensis*（*Cmm*）引起的一种严重威胁全球番茄生产的病害。这种疾病不仅降低了番茄的产量，还显著影响果实质量，最严重时可能导致100%的损失。传统方法如良好的农业卫生、使用认证种子和轮作等在控制该病害方面效果有限，而含铜的农业化学品同样由于病原体的系统性感染特性和抗药性问题，未能提供足够的解决方案。因此，寻找更有效且可持续的替代方法变得尤为重要。

植物促生根际细菌（PGPR）作为一种环保的生物防治手段，被广泛研究用于保护作物。这些有益细菌能够定植于根际，抑制有害植物病原体，并促进植物的生长和发育。PGPR的生物防治能力与多种机制相关，包括通过产生抗菌代谢物、水解酶和无机及有机挥发性化合物直接抑制病原体的生长，以及通过诱导系统性抗性（ISR）增强植物的防御能力。此外，许多PGPR菌株还能通过提供磷酸盐、钾和铁等必需营养素，以及合成植物激素，提高植物的生长和健康。*Pseudomonas*、*Bacillus*、*Alcaligenes*、*Azotobacter*和*Microbacterium*等关键属被证实具有诱导系统性抗性的能力。

本研究旨在通过筛选从摩洛哥健康番茄植株根际土壤以及受细菌性溃疡病影响的番茄植株组织中分离出的细菌菌株，探索可持续的生物防治方案。通过初步的*in vitro*对抗性活动的筛选，研究人员从100个菌株中挑选出9个显示出良好抑制效果的菌株，其中菌株A23和C6表现尤为突出。进一步的分子鉴定通过16S rDNA测序揭示了这些菌株属于不同的属，包括*Pseudomonas*、*Microbacterium*、*Alcaligenes*、*Glutacimibacter*和*Providencia*。研究进一步评估了这两种菌株在植物体内的生物防治效果，以及它们联合使用时的效果。在温室试验中，单独使用A23和C6的生物防治效果分别为38.76%和58.90%，而它们的联合使用则实现了高达78.35%的显著抑制效果。除了减少病害发生率外，处理后的植株还表现出显著的减少血管褐变和溃疡病斑面积，以及增强的生长能力，特别是茎和根的干重增加。

为了深入了解其作用机制，研究通过qRT-PCR分析了这些菌株对番茄植株防御相关基因表达的影响。结果显示，联合使用A23和C6的植株在关键防御基因如PR1、PR5和CHI3的表达上显著增加，而在PR4和ACO1基因的表达上则显著减少。这表明，这种联合使用方式增强了植物的系统性防御反应。总体而言，本研究突显了A23和C6作为有效生物防治剂和生物肥料的潜力，它们的联合应用为管理番茄细菌性溃疡病提供了一种可持续的策略，同时促进了植物的活力和抗逆性。

本研究还对这些菌株的植物促生特性进行了全面评估，包括磷酸盐溶解、吲哚乙酸（IAA）产生、氨产生、固氮能力、生物膜形成以及氢氰酸（HCN）和细胞壁降解酶的产生。其中，菌株C33、C4、C7和A23在磷酸盐溶解方面表现出色，而菌株C48和C36则在生物膜形成方面表现出较高的能力。此外，菌株C20在IAA生产中表现突出，这与之前的研究结果一致，表明*Glutacimibacter*属在改善植物生产力方面具有重要作用。这些*in vitro*特性使得这些菌株成为番茄种植中极具潜力的促生菌株。

在温室实验中，A23和C6这两种菌株被选为进一步评估的候选者。实验结果表明，这些菌株不仅能有效减少细菌性溃疡病的发生，还能显著改善植物的生长状况。具体来说，单独使用A23和C6分别提高了植株的生长率，而它们的联合使用则表现出更显著的促进效果。在植物受到*Clavibacter michiganensis*感染的情况下，联合使用菌株的植株表现出更强的生长能力，包括更高的茎长和根部鲜重和干重。这些结果表明，A23和C6的联合使用不仅能够有效控制病害，还能促进番茄植株的健康生长。

此外，基因表达分析进一步揭示了这些菌株如何通过调控防御相关基因来增强植物的抗病能力。研究发现，联合使用A23和C6的植株在感染后，PR1和PR5基因的表达显著增加，这表明它们可能通过激活与水杨酸（SA）相关的防御途径来增强植物的抗性。同时，CHI3基因的表达也显著上升，这一基因在系统性获得抗性（SAR）中起着重要作用。相比之下，ACO1基因的表达在联合使用菌株的植株中显著下降，而ACO1基因编码的ACC氧化酶负责将ACC转化为乙烯，这与病害的加重密切相关。因此，联合使用菌株可能通过减少乙烯的积累和调节植物的防御反应来减轻病害症状。

综上所述，本研究不仅展示了A23和C6菌株在控制番茄细菌性溃疡病方面的潜力，还揭示了它们作为生物防治剂和生物肥料的双重功能。这些菌株的联合使用通过多种机制，包括直接抑制病原体和激活植物的系统性抗性，为番茄种植提供了一种可持续且高效的解决方案。未来的研究需要进一步验证这些菌株在田间条件下的效果，并深入探讨其具体的分子和生理机制，以优化其应用并开发出更可靠的生物防治策略。