利用蜜蜂传递噬菌体以生物防治樱桃溃疡病原菌——丁香假单胞菌（Pseudomonas syringae pv. syringae）

《Biological Conservation》：Bee-mediated delivery of bacteriophage for biocontrol of the cherry canker pathogen Pseudomonas syringae pv. syringae

本研究测试蜜蜂能否将噬菌体从蜂箱递送至花朵以控制樱桃细菌性病害病原体Pseudomonas syringae pv. syringae（Pss）。实验表明，蜜蜂可携带稳定7天的噬菌体至人工和真实樱桃花，显著降低Pss数量，并抑制病原体通过蜜蜂传播。该发现为利用蜜蜂作为生物防治载体提供了新思路。

　　这项研究探讨了利用管理的蜜蜂作为媒介，将细菌噬菌体有效地传递到樱桃花中，以控制由假单胞菌（*Pseudomonas syringae* pv. *syringae*，简称*Pss*）引起的樱桃花腐烂病。研究结果表明，蜜蜂不仅能够从蜂巢携带噬菌体到花朵上，还能在不同花朵之间转移噬菌体，从而显著减少*Pss*的数量。这为农业中控制花期病害提供了一种新的、生态友好的生物防治策略。

### 背景与研究意义

细菌噬菌体作为一种天然存在的病毒，能够特异性地感染细菌，近年来在植物病害控制领域展现出巨大潜力。与化学农药和抗生素相比，噬菌体具有高度特异性，能够精准地针对病原菌，减少对非目标微生物的伤害，同时降低环境和人类健康的风险。然而，如何高效、精准地将噬菌体应用于实际农业系统仍然是一个主要挑战。传统的方法如喷洒或灌溉可能无法确保噬菌体到达感染部位，或者在复杂的环境中难以保持其活性。因此，寻找一种更自然、更高效的传递方式显得尤为重要。

昆虫传粉者，如蜜蜂，是植物繁殖过程中不可或缺的一部分。它们不仅帮助植物授粉，还与植物表面的微生物群落有着密切的互动。一些研究表明，蜜蜂可能成为植物病原菌的传播媒介，例如*P. syringae*。然而，这一特性是否能够被逆转，即利用蜜蜂将有益的噬菌体传递到花期病害感染部位，从而实现生物防治，尚无明确结论。因此，这项研究的初衷是探索这一可能性，即通过蜜蜂的自然行为，将噬菌体有效地传递到花朵中，以抑制*Pss*的传播。

### 研究方法与实验设计

为了实现这一目标，研究人员首先对噬菌体粉末进行了制备和测试，确保其在人工蜂食中的稳定性。实验中使用了冻干技术，将噬菌体与脱脂奶粉混合后进行冷冻干燥，形成稳定的噬菌体粉末。随后，研究人员在人工花和真实的樱桃花环境中测试了蜜蜂的传递能力。

在人工花实验中，研究人员将噬菌体粉末加入到人工花的蜂食中，并观察蜜蜂在不同时间点（T0、T1、T4、T7）是否能够将噬菌体传递到花上。结果显示，噬菌体在人工蜂食中能够保持活性长达七天，表明其在蜂食中的稳定性良好。在真实樱桃花实验中，研究人员则将噬菌体粉末应用于特定的花朵，并监测蜜蜂在不同时间点是否能够将噬菌体传递到其他花朵。

此外，研究还测试了蜜蜂是否能够将*Pss*从一个花朵转移到另一个花朵，以评估其在病原菌传播中的作用。结果显示，蜜蜂确实能够传播*Pss*，尤其是在人工花环境中，而这种传播并未在真实的樱桃花中观察到。这表明，花朵的结构、气味挥发物以及表面特性可能影响蜜蜂的传播行为。

### 实验结果与分析

在人工花实验中，研究人员发现，蜜蜂能够将噬菌体从蜂巢传递到花朵，且在释放后的第一日（T1）检测到88%的花朵含有噬菌体。然而，随着实验的进行，噬菌体的活性逐渐降低，到第七日（T7）已无法在花朵中检测到。这表明，噬菌体在花朵上的存在时间有限，可能受到环境因素、蜜蜂的觅食行为以及缺乏细菌宿主的影响。

值得注意的是，即使在噬菌体无法被检测到的情况下，研究人员仍然观察到了*Pss*数量的显著减少。这可能意味着，即使噬菌体的浓度低于检测限，它们仍可能对细菌产生一定的抑制作用。这种现象被称为“上层控制”（top-down control），即高营养级的噬菌体通过持续感染循环，限制细菌的繁殖和传播。

在真实樱桃花实验中，蜜蜂将噬菌体传递到花朵的比例较低，仅为58%。然而，这种传递仍然有效，显著减少了*Pss*的数量。尽管噬菌体在花朵上的存在时间较短，但它们在蜜蜂体内仍然保持活性，这可能为未来的应用提供了新的思路。

### 潜在应用与未来展望

研究结果表明，利用蜜蜂作为噬菌体的传递媒介具有显著的潜力。这种自然的行为模式不仅减少了人工干预的需求，还提高了噬菌体在特定感染部位的精准度。对于樱桃等高价值作物而言，蜜蜂的广泛使用使其成为一种理想的生物防治载体。

然而，为了进一步推广这一技术，还需要解决一些关键问题。首先，噬菌体在花朵中的活性时间较短，因此需要开发更稳定的噬菌体配方，以延长其在自然环境中的存活时间。其次，蜜蜂的觅食行为和花朵的结构差异可能导致噬菌体传递效率的不同，因此需要进一步研究如何优化蜜蜂的行为和花朵的环境，以提高传递效果。

此外，研究还指出，蜜蜂的传粉行为可能影响噬菌体的传播路径。例如，在某些情况下，噬菌体可能通过蜜蜂的体表附着或分泌物传递，而在其他情况下，可能通过蜜蜂的摄入和再分泌完成传递。因此，探索不同的传递机制，如物理附着、摄入、分泌等，将有助于提高噬菌体的应用效果。

### 对农业实践的启示

这项研究为农业中控制花期病害提供了一种新的策略。在传统的农业实践中，蜜蜂已被广泛用于提高作物产量和质量。如果能够将噬菌体作为生物防治剂与蜜蜂的传粉行为相结合，不仅能够有效控制病害，还能减少对化学农药的依赖，从而降低环境和健康风险。

在实际应用中，研究人员建议采用稳定的噬菌体配方，并在蜂巢入口处添加噬菌体粉末，以确保蜜蜂在觅食过程中能够接触到并携带噬菌体。这种方法不仅可以提高传递效率，还能降低操作成本。此外，还需要考虑不同作物的花期特点，以及蜜蜂的活动模式，以确保噬菌体能够在最佳时间点到达感染部位。

### 结论与展望

总体而言，这项研究为利用蜜蜂作为噬菌体传递媒介提供了有力的证据。虽然噬菌体在花朵中的活性时间有限，但其在蜜蜂体内的持续存在表明，即使在低浓度下，噬菌体仍可能对细菌产生抑制作用。这一发现为未来的生物防治策略提供了新的思路，尤其是在那些易受花期病害影响的高价值作物中。

然而，研究也指出了一些挑战。例如，噬菌体在自然环境中的稳定性、蜜蜂的传递效率以及花朵的结构和气味挥发物对传递行为的影响，都是需要进一步研究的领域。此外，还需要探索更高效的传递方法，如改进噬菌体的配方或优化蜜蜂的行为模式，以确保其在实际应用中的效果。

总的来说，这项研究为农业中利用蜜蜂传递噬菌体控制花期病害提供了重要的理论基础和实践指导。未来的研究应进一步探索这一方法的可行性，并将其应用于更多作物和病原菌，以实现更广泛的生态和经济价值。