Levilactobacillus brevis 抑制镰刀菌属植物病害，为环保农业带来新曙光

为解决化学农药使用引发的环境问题，研究人员开展了关于 Levilactobacillus brevis（L. brevis）对镰刀菌（Fusarium）抑制作用的研究。结果表明 L. brevis 能有效抑制 Fusarium 生长，这为环保农业提供了新途径。

　　在农业生产的大舞台上，真菌引发的植物病害就像一群捣乱的 “小怪兽”，给农作物带来了严重的威胁。其中，镰刀菌属（Fusarium spp.）可谓是 “作恶多端”，像番茄、香蕉、甜瓜和棉花等众多农作物都深受其害。以菠菜枯萎病和卷心菜枯萎病为例，罪魁祸首正是镰刀菌属中的特定菌株，它们让农民们头疼不已。

以往，人们常用化学农药氯吡咯来对付镰刀菌病害，可这就像是 “饮鸩止渴”，虽然能暂时控制病害，却带来了环境污染、地下水污染以及影响土壤微生物等一系列问题。在全球倡导可持续发展的大背景下，欧盟的 “从农场到餐桌” 战略（F2F）和日本的可持续食品系统战略（MIDORI）都明确提出要减少化学农药和化肥的使用，大力推广有机农业。于是，微生物作为生物防治的 “潜力股”，逐渐走进了人们的视野。

在微生物的大家族里，乳酸菌（LAB）备受关注，它有着促进植物生长和保护环境的潜力，有望成为生物防治剂、生物刺激剂、生物诱导剂和生物肥料。其中，Levilactobacillus brevis（L. brevis）是一种特殊的乳酸菌，它属于专性异型发酵乳酸菌，能产生乳酸和乙酸。研究人员好奇，这种乳酸菌能不能成为对抗镰刀菌病害的 “超级英雄” 呢？为此，日本的研究人员开展了一系列研究，相关成果发表在《Biological Control》上。

研究人员采用了多种关键技术方法。在培养微生物时，精心制备了不同的培养基来培养乳酸菌和镰刀菌，并调整它们的浓度。利用高效液相色谱（HPLC）准确检测和定量有机酸的含量，通过 logit 分析计算半抑制浓度（IC₅₀）值，还运用 meta 分析整合数据评估 L. brevis 对病害的抑制效果。

下面来看看具体的研究结果：

• 体外研究乳酸菌对尖孢镰刀菌生长的抑制作用：研究人员在琼脂培养基上同时接种乳酸菌和尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum f. sp. spinaciae，FOS），观察它们的生长情况。结果发现，L. brevis 对 FOS 生长的抑制效果十分显著，当浓度为 10²CFU/mL 时，就能抑制 46% 的 FOS 生长，浓度达到 10⁶CFU/mL 时，甚至能完全抑制其生长，计算得出 IC₅₀为 9.56×10²CFU/mL。而 Lacticaseibacillus paracasei（L. paracasei）在 10¹ - 10⁵CFU/mL 浓度下几乎没有抑制作用，直到 10⁶CFU/mL 时，才使菌落直径稍有减小。这表明 L. brevis 在抑制 FOS 生长方面比 L. paracasei 更胜一筹。
• 乳酸菌培养过程中有机酸和活菌数量的变化：为了探究 L. brevis 抑制 FOS 生长的原因，研究人员在液体培养基中培养乳酸菌，监测有机酸、活菌数量和 pH 值的变化。L. brevis 的生长速度较快，在接种 12 小时后活菌数量就开始明显增加，48 小时后达到 10⁷CFU/mL 并保持稳定。在这个过程中，培养基的 pH 值迅速下降，168 小时后降至 4.2 。同时，L. brevis 产生了大量的乳酸和乙酸，168 小时后两者总量约为 70mM 。相比之下，L. paracasei 生长较慢，产生的有机酸只有乳酸，而且不同接种浓度下乳酸的产量差异较大。
• 乳酸和乙酸对尖孢镰刀菌生长的体外影响：研究人员单独评估乳酸和乙酸对 FOS 生长的影响，发现随着浓度增加，两种酸都能抑制 FOS 生长。但乙酸的抑制效果更强，10mM 的乙酸就能将 FOS 生长抑制到对照的 48%，浓度达到 25mM 及以上时可完全抑制其生长，IC₅₀为 9.72mM。而乳酸即使在 100mM 时也不能完全抑制 FOS 生长，IC₅₀为 18.4mM。
• L. brevis 对土壤中镰刀菌生长的影响：在实际土壤环境中，研究人员发现未接种 L. brevis 时，土壤 pH 值先稳定，后升高并波动；接种 L. brevis 后，pH 值迅速下降，144 小时后又升高并波动 。在微生物生长方面，接种 L. brevis 后 24 小时，镰刀菌就检测不到了，而其他微生物的数量与对照土壤相比没有显著差异。这说明 L. brevis 能有效抑制土壤中镰刀菌的生长，还能维持土壤微生物群落的稳定。
• L. brevis 对盆栽小松菜镰刀菌感染的影响：研究人员在种植小松菜的土壤中接种 L. brevis，观察其对镰刀菌病害的防治效果。结果显示，接种 L. brevis 的土壤中，小松菜健康幼苗的比例明显高于未接种的土壤。meta 分析表明，接种 L. brevis 14 天后，健康幼苗的风险比为 1.60（95% 置信区间：1.18 - 2.18，p < 0.01），这意味着 L. brevis 能显著降低镰刀菌病害的发生，提高小松菜幼苗的健康率。

综合研究结论和讨论部分，这项研究意义重大。研究首次证实了 L. brevis 在自然土壤中对镰刀菌生长的抑制作用，明确了其主要通过产生乙酸来抑制镰刀菌。与其他微生物农药相比，L. brevis 是益生菌，对人体无害，而且不易使镰刀菌产生抗性。这为环保农业提供了一种安全、有效的生物防治方法，有望减少化学农药的使用，推动农业可持续发展。不过，目前的研究是在相对可控的条件下进行的，未来还需要在更复杂的田间环境中进一步验证 L. brevis 的效果，探索它与其他环保农业技术的结合方式，让这位 “超级英雄” 在农业生产中发挥更大的作用。