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香蕉枯萎病（Fusarium wilt）严重威胁全球香蕉生产，由尖孢镰刀菌古巴专化型热带 4 号小种（Foc TR4）引起。研究人员开展了比卡韦林（Bikaverin）对 Foc TR4 致病性影响及与根际微生物组互作的研究，发现比卡韦林间接增强致病性，还分离出有生防潜力的菌株，为防治香蕉枯萎病提供新思路。
香蕉，这种在全球广泛种植、为无数人提供主食的重要作物，正遭受着一场严峻的 “生存危机”。由尖孢镰刀菌古巴专化型热带 4 号小种（Foc TR4）引发的香蕉枯萎病（Fusarium wilt，又称 “巴拿马病”），就像一场挥之不去的噩梦，严重威胁着全球香蕉产业。
在过去，Foc race 1 曾让广泛种植的大米歇尔香蕉品种近乎灭绝，无奈之下，香蕉产业转向了对 race 1 具有抗性的卡文迪什香蕉品种。然而，Foc TR4 的出现打破了短暂的平静，它能够感染卡文迪什香蕉，给香蕉种植者带来了巨大的经济损失。目前，现有的防治手段，如化学杀菌剂、培育抗病品种和生物防治措施等，都因为 Foc TR4 强大的抗逆性、卡文迪什香蕉较差的育性以及香蕉种植的多年生特性而效果有限。
在这样的困境下，研究土壤传播病原体与根际微生物组的相互作用，成为了寻找有效防治策略的关键。真菌次生代谢产物在微生物相互作用中扮演着重要角色，但许多次生代谢产物在自然微生物群落中的生态作用却鲜为人知。比卡韦林（Bikaverin），一种由镰刀菌属产生的红色聚酮色素，虽然已被研究其药理特性，但它在 Foc TR4 与根际微生物组相互作用中的作用仍是个谜。
为了揭开这个谜团，海南大学和中国热带农业科学院的研究人员展开了深入研究。他们假设 Foc TR4 利用比卡韦林操纵根际微生物组，抑制植物促生菌（PGPRs），从而增强对香蕉根的感染能力。研究成果发表在《Microbiome》杂志上，为香蕉枯萎病的防治开辟了新的道路。
研究人员运用了多种关键技术方法。通过基因敲除技术构建了比卡韦林缺陷型突变菌株，以此探究比卡韦林对 Foc TR4 的影响。利用 16S rRNA 和 ITS 测序技术分析根际微生物组的组成变化。还采用高效液相色谱 - 质谱（HPLC - MS）分析对比卡韦林进行定量检测 。实验样本中的香蕉幼苗来自中国热带农业科学院组织培养中心。
研究结果如下：
- 比卡韦林对 Foc TR4 生长和致病性的影响：研究发现，比卡韦林对 Foc TR4 的营养生长并非必需，但在致病性方面却发挥着作用。敲除比卡韦林合成关键基因 FocBik1 后，突变菌株（ΔFocBik1）产生的比卡韦林量极少，其致病力明显下降，但仍能成功感染和定植香蕉根的维管束。这表明比卡韦林有助于 Foc TR4 的致病性，但不是根部感染的必要条件。
- 比卡韦林产生的诱导因素：环境 pH 和微生物竞争会影响比卡韦林的产生。酸性条件（pH 4）和有机氮源能诱导比卡韦林的产生，同时，与其他微生物（如灰葡萄孢菌、解淀粉芽孢杆菌和放线菌）共培养时，也会显著上调比卡韦林合成基因 FocBik1 的表达，促进比卡韦林的产生。
- 比卡韦林的抗菌作用：比卡韦林对一些土壤细菌和真菌具有抑制作用。实验表明，它对解淀粉芽孢杆菌和放线菌的生长有剂量依赖性抑制效果，对灰葡萄孢菌的生长也有一定的抑制作用，但对胶孢炭疽菌的生长抑制作用不明显。且比卡韦林对 Foc TR4 自身的生长没有影响。
- 比卡韦林对根际微生物组的影响：通过 16S rRNA 和 ITS 测序分析发现，比卡韦林显著影响根际微生物组的组成。Foc TR4 野生型菌株（WT）处理后，根际微生物群落的多样性发生变化，有益的植物促生菌如芽孢杆菌和类芽孢杆菌的丰度显著降低，而镰刀菌属等真菌的丰度增加。这表明比卡韦林通过调节细菌和真菌群落，重塑根际微生物组，为 Foc TR4 的定植和感染创造有利条件。
- 比卡韦林抗性细菌的分离与鉴定：研究人员从接种 Foc TR4 的香蕉幼苗根际土壤中分离出了比卡韦林抗性细菌。其中，菌株 R160（后鉴定为芽孢杆菌 BR160）表现出高比卡韦林抗性和广谱抗真菌活性，对多种真菌病原体，包括尖孢镰刀菌番茄专化型、镰孢菌、胶孢炭疽菌和灰葡萄孢菌等都有很强的抑制作用，是一种极具潜力的生物防治菌株。
研究结论和讨论部分指出，比卡韦林作为 Foc TR4 的一种次生代谢产物，虽然在无菌条件下不直接导致致病性，但它通过重塑根际微生物组，间接影响香蕉枯萎病的发展进程。比卡韦林抑制有益的植物促生菌，促进真菌优势生长，为 Foc TR4 创造了有利于定植和感染的微生物环境。此外，微生物竞争是比卡韦林生物合成的重要诱导因素，这揭示了比卡韦林在微生物相互作用中的生态功能。
该研究的重要意义在于，不仅揭示了比卡韦林在 Foc TR4 致病过程中的新作用机制，还为香蕉枯萎病的生物防治提供了潜在的靶点和生物防治菌株。未来研究可基于组学方法进一步探究比卡韦林作用的分子途径以及芽孢杆菌 BR160 的抗性机制，通过构建微生物群落增强植物的抗病能力，为香蕉产业的可持续发展提供有力支持，有望帮助香蕉种植者摆脱枯萎病的困扰，保障全球香蕉的稳定供应。
