铜绿假单胞菌ST-TJ4通过诱导樱花系统抗性防治根癌病的机制研究

本研究针对樱花根癌病（由根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens引起）防治难题，揭示了铜绿假单胞菌Pseudomonas aurantiaca ST-TJ4通过抑制病原菌定殖（减少70%-90%）、上调抗氧化基因（DHAR1/SOD1/CAT）及激素通路基因（SA1/JA1）表达，显著降低发病率（预防组50%）和病情指数（从80降至10），为生物防治提供新策略。

　　

樱花根癌病是由根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）引起的毁灭性病害，其通过T-DNA整合破坏植物激素平衡，导致肿瘤形成。传统化学防治存在环境风险，而生物防治菌株如放射土壤杆菌K84虽有效但应用受限。南京林业大学的研究团队发现铜绿假单胞菌（Pseudomonas aurantiaca）ST-TJ4对多种病原菌具广谱拮抗性，但其对樱花根癌病的防控潜力尚未探索。

研究采用荧光标记（PHKT2-Kana质粒）和利福平抗性标记技术追踪ST-TJ4与病原菌PX-1的竞争关系，通过盆栽实验设置预防组（先接菌后接病原）和治疗组（反向处理），结合激素检测（IAAA/GA/SA）、氧化应激指标（H₂O₂/MDA）和qPCR分析防御基因表达，系统评估其防控效果。

3.1 菌株标记验证
成功构建带绿色荧光蛋白的PX-1（图1A-B）和耐200 μg/mL利福平的ST-TJ4-Rif（图1C），其生长曲线与野生型一致（图1D），且保持对PX-1的抑菌活性（图1E）。

3.2 病原菌种群抑制
ST-TJ4使根际土壤PX-1数量减少81.3%（预防组）和73.8%（治疗组）（图2A），根表定殖量降低89.6%（治疗组）（图2B）。

3.3 氧化应激调控
接种1天后，预防组H₂O₂水平显著升高（图3A），而MDA含量在病原组第3天达峰值，治疗组无显著差异（图3B），表明ST-TJ4可早期激活防御且避免膜脂过氧化损伤。

3.4 激素水平变化
病原组IAAA和GA含量第10天显著上升（图4B,E），预防组与对照组无差异，证实ST-TJ4阻断病原侵染。SA水平在预防组第5天达对照组2.9倍（图5），提示SA通路激活。

3.6 防御基因表达
治疗组DHAR1/SOD1/CAT基因显著上调（图6A），预防组SA1/SA2/JA1表达量最高（图6B），显示ST-TJ4通过ROS清除和交叉激素通路协同增强抗性。

3.7 长期定殖能力
ST-TJ4在根际土壤150天后仍可检出（1.23×10⁵ cfu/g）（图7），远超常规生防菌30-60天的存活周期。

3.8 防控效果验证
预防组发病率降低50%，病情指数仅10（表2），且肿瘤多限于侧根（图8B-C），显著优于治疗组（62.5%发病率）。

该研究首次阐明P. aurantiaca通过三重机制防控樱花根癌病：竞争性抑制病原定殖、激活抗氧化系统（DHAR1/SOD1）、协同调控SA/JA信号通路。其长达5个月的根际定殖能力（图7）为田间应用提供优势，而SA激素水平的精准调控（图5）为克服冠瘿病激素紊乱特性提供新思路。论文发表于《Biological Control》，为木本植物土传病害的生物防治树立了范式。