杀菌剂对桃金娘科树种种子有益微生物组及幼苗发育的影响研究

本研究针对杀菌剂处理可能破坏种子有益微生物组的关键问题，通过分析新西兰特有树种Metrosideros excelsa的种子内生菌群，发现芽孢杆菌属(Bacillus)和普里斯特菌属(Priestia)能显著抑制病原真菌Austropuccinia psidii的孢子萌发(抑制率达74%)，而甲基杆菌属(Methylobacterium)和分枝杆菌属(Mycolicibacterium)则促进真菌生长。研究创新性地证明经杀菌剂处理的种子通过接种有益内生菌可使幼苗生物量提升3倍，为苗圃生产提供了微生物调控新策略。

　　

在植物保护领域，杀菌剂的使用一直被视为防治病害的"银弹"，但这种化学武器是否在杀灭病原菌的同时，也误伤了植物体内的"友军"？这个问题在新西兰特有树种Metrosideros excelsa（桃金娘科）的保护中显得尤为突出。这种被称为"新西兰圣诞树"的珍贵树种正面临外来病原菌Austropuccinia psidii（桃金娘锈病）的严重威胁，而传统杀菌剂处理种子可能破坏其天然防御系统——种子内生微生物组。奥克兰大学（The University of Auckland）与土地保护研究所（Manaaki Whenua-Landcare Research）的联合研究团队通过系统的微生物组分析，揭示了杀菌剂处理对种子有益菌群的"附带伤害"，并开发出通过微生物接种恢复幼苗健康的新方法。

研究人员采用多组学方法：首先通过16S rRNA和ITS测序鉴定种子内生菌群；建立细菌-真菌共培养体系评估相互作用；设计A. psidii孢子萌发抑制实验；测试细菌对商业杀菌剂的敏感性；开展种子处理与微生物接种的幼苗生长实验。所有实验均设置三重生物学重复，使用来自30棵母树的种子样本。

研究结果显示出四大重要发现：

1. 微生物互作网络：芽孢杆菌和普里斯特菌对12种测试真菌（包括Alternaria、Colletotrichum等病原菌）平均抑制率达74%，而甲基杆菌和分枝杆菌则促进某些真菌生长。

   

2. 锈病防控潜力：Bacillus sp. U5使A. psidii孢子萌发率从69.9%降至12.8%，但这类有益菌恰好对常用杀菌剂Plant Health Fungus Control（含吡唑醚菌酯等）最敏感。

3. 杀菌剂的双刃剑效应：抗生素处理虽不影响种子萌发率，但导致幼苗根系发育异常，根毛密度降低50%。令人惊讶的是，某些内生菌如Pseudomonas sp.能突破杀菌剂防线在幼苗中定殖。

4. 微生物接种的修复作用：用Kocuria palustris TD1接种处理种子，使幼苗鲜重增加3倍；Penicillium sp. W5能诱导叶片产生不定根，形成独特"双根系统"。

   

这项发表在《Symbiosis》的研究颠覆了传统植物保护认知：首先证实杀菌剂会破坏植物与有益微生物的共生关系；其次发现种子内生菌群具有代际传递的生态记忆功能；最重要的是建立了"杀菌剂处理+靶向接种"的协同应用模式。研究提出的微生物调控方案，为濒危树种保护提供了新思路——在化学防治与生态平衡间找到黄金分割点。特别是发现Kocuria与Penicillium的组合既能促进生长又能增强抗性，这种"微生物鸡尾酒疗法"有望成为苗圃生产的新标准。该研究也为理解植物-微生物共进化提供了典型案例，说明维持微生物组完整性可能是植物抗病育种中被忽视的关键性状。