植物根结线虫生物防治新策略：基于土壤原生芽孢杆菌与假单胞菌联合体的可持续农业应用

本研究首次构建了由Bacillus amyloliquefaciens UC_2.4和Pseudomonas capeferrum UC_21.3 A.1/UC_21.30 A.1组成的联合菌群，通过基因组挖掘和表型验证证实其兼具植物促生（PGPB）和杀线虫活性。该联合体对根结线虫（RKN）展现100%致死率且不损伤非靶标生物，使番茄植株线虫侵染率降低三倍，为可持续农业提供了新型生物防治工具。

　　

引言

气候变化加剧威胁农业生产，减少化学农药使用成为可持续农业的核心挑战。植物寄生线虫（PPN）尤其是根结线虫（Meloidogyne spp.）每年造成全球作物严重减产。本研究从葡萄牙马铃薯种植土壤中筛选出三十株细菌，最终构建了由Bacillus amyloliquefaciens UC_2.4和两株Pseudomonas capeferrum（UC_21.3 A.1/UC_21.30 A.1）组成的联合菌群，通过多组学分析和表型验证，揭示其兼具植物促生和靶向杀线虫的双重功能。

材料与方法

菌群构建与基因组分析

通过主成分分析（PCA）从三十株菌中筛选出具有互补功能的联合体成员。采用Illumina NovaSeq平台完成全基因组测序，经SPAdes组装和RAST注释发现：UC_2.4基因组含3.9 Mb，GC含量46.46%，编码脂肽类合成基因簇（如surfactin和fengycin）；两株假单胞菌基因组约6 Mb，GC含量62.6%，携带铁载体azotobactin D合成基因。数字DNA杂交（DDH）证实两株假单胞菌为同一物种不同菌株。

表型验证实验

体外实验显示：UC_2.4具有磷酸盐溶解和蛋白酶活性；假单胞菌株展现锌溶解能力，其中UC_21.30 A.1产吲哚乙酸（IAA）达481 μg/ml。抗生素敏感性测试显示UC_2.4对红霉素敏感，而UC_21.30 A.1对美罗培南耐药。

杀线虫特异性

在CAA培养基中培养的菌体上清液对Meloidogyne hapla和M. incognita二龄幼虫（J2）呈现100%致死率，但对模式生物Caenorhabditis elegans无显著毒性，表明其作用机制具有高度靶向性。盆栽实验中，联合菌群使番茄根部线虫侵染数量减少66%，且提前接种菌群比后接种效果更显著。

结果与讨论

植物促生表现

基因组挖掘发现三株菌均含超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶基因，与体外抗氧化活性吻合。盆栽试验中，CAA培养基培养的菌群使番茄根鲜重显著增加，但未影响地上部生长，可能与侧根发育增强有关。

环境安全性

菌群对非靶标线虫C. elegans的无害特性，以及假单胞菌对多重抗生素的敏感性，降低了环境耐药基因扩散风险。其特异性杀线虫机制可能源于脂肽类物质，这与antiSMASH预测的次级代谢产物合成基因簇一致。

应用前景**

该研究首次证实B. amyloliquefaciens与P. capeferrum联合使用可协同控制RKN，其"精准打击"特性优于广谱化学杀线剂。未来需开展田间试验验证其在复杂土壤微生物组中的稳定性，并解析脂肽类物质与线虫表皮受体的互作机制。这种"一菌多效"的生物防治策略，为替代高毒性的阿维菌素等农药提供了新思路。