植物表型组学辅助筛选木霉属菌株对番茄土传真菌病害的生物防治效果研究

为解决番茄土传病害防治难题，研究人员通过表型组学技术结合传统方法，筛选出高效木霉属(Trichoderma)菌株T2和PB3，显著抑制尖孢镰刀菌(F. oxysporum f. sp. lycopersici)和白绢病菌(S. rolfsii)侵染，为可持续农业提供新型生物防治策略。

　　

番茄作为全球重要经济作物，面临土传病原菌尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici, FOL)和白绢病菌(Sclerotium rolfsii, SR)的严重威胁，传统化学防治存在环境风险。为开发高效生物防治剂，农业食品研究中心（CREA）的Gelsomina Manganiello团队创新性地将植物表型组学技术与微生物筛选相结合，通过多光谱3D扫描平台量化番茄健康状态，从19株木霉属菌株中鉴定出T. harzianum T2和PB3菌株对两种病害具有显著防控效果，相关成果发表于《Environmental Technology》。

研究采用双培养拮抗实验、盆栽致病性验证及高通量表型分析三大技术体系。通过ITS-TEF1基因串联构建系统发育树鉴定菌株分类地位；利用PlantEye F500多光谱传感器采集16项形态与光谱参数（如三维叶面积LA3D、体素总体积VVT等）；结合主成分分析(PCA)和基因型-理想型距离指数(MGDI)评估菌株效能。

3.1 木霉菌株PB1和PB3的鉴定
分子系统发育分析确认PB3属于哈茨木霉(T. harzianum)，PB1为里氏木霉(T. rifaii)，为后续功能研究奠定分类基础。

3.2 木霉属菌株体外拮抗性能
菌株THCB对FOL抑制率达41.46%，而TAT3对SR抑制效果最佳（40%），体外实验显示所有菌株均具拮抗潜力。

3.3 木霉属对番茄土传病害的生物防治
盆栽试验中，T2使FOL致病指数降低50%，PB3使SR发病率下降80%，表型组数据揭示LA3D、GLI（绿叶指数）等参数与健康表型显著相关。

3.4 木霉处理番茄的表型组学分析
多光谱扫描发现，FOL感染主要影响叶面倾角(SAA)和叶绿素比值(NCPI)，而SR感染改变红光-蓝光比值。T2和PB3处理组植物表型最接近健康对照组，MGDI模型验证其优越性。

该研究首次将植物表型组学整合至生物防治剂筛选流程，突破传统依赖主观症状评估的局限。通过数字表型参数（如VVT³、SAA°）实现微生物效能的客观量化，为农业微生物制剂开发提供新范式。鉴定的T2和PB3菌株兼具防控效率与植物促生功能，其多重作用机制涉及菌群竞争、系统抗性诱导及光合作用调控。研究为应对土传病害挑战提供可扩展的技术方案，推动绿色农业工具向数字化、精准化方向发展。