枯草芽孢杆菌C3调控猕猴桃根际土壤生态功能及防治根腐病的多重机制研究

本文综述了枯草芽孢杆菌(B. subtilis) C3菌株通过直接拮抗、分泌抗菌蛋白、促进幼苗生长及诱导植物防御酶等多重机制，有效防控猕猴桃根腐病(Fusarium solani)的研究。研究通过盆栽和田间试验证实，C3处理使根系鲜重增加84.1%，超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性分别提升45.7%和38.2%，同时显著提高根际土壤微生物多样性(Shannon指数从3.0升至3.4)，为猕猴桃绿色生产提供了兼具病原抑制与生态修复功能的生物防治策略。

　　

1 引言

猕猴桃(Actinidia chinensis)作为高营养价值水果，其产业在中国陕西等地具有重要经济地位。根腐病由土壤传播的镰刀菌(Fusarium solani)引起，该病原通过分泌细胞壁降解酶和毒素破坏植物根系，导致产量损失高达30-50%。随着绿色农业理念兴起，枯草芽孢杆菌(B. subtilis)因其产抗菌物质、耐逆性强等特性成为生物防治研究热点。本研究首次系统解析了B. subtilis C3菌株在猕猴桃根腐病防控中的多重作用机制。

2 材料与方法

从染病猕猴桃根系分离出11株真菌，经形态学观察和ITS序列分析(99%相似性)确认F. solani为主要病原。健康植株根际土壤经90°C热处理后分离获得B. subtilis C3，其16S rRNA基因(HQ443229.1)系统发育分析显示典型枯草芽孢杆菌特征。通过牛津杯法测定C3对病原菌的抑制率达78.6%，其分泌的50%饱和硫酸铵沉淀蛋白可形成2.05 cm抑菌圈。盆栽试验采用1.8 g/kg土壤的C3处理，测定生长指标及防御酶活性；田间试验通过Biolog ECO板分析微生物代谢活性。

3 结果

3.1 C3的生化特性与生防机制

C3表现出广谱酶活性：淀粉酶(2.08 U/mL)、纤维素酶(180.14 U/mL)和几丁质酶活性显著，并能分泌生长素(24.263 mg/L)和赤霉素(0.041 mg/L)。处理35天的猕猴桃幼苗根鲜重增加84.1%，叶面积扩大23.08%，叶绿素含量提升15.9%。防御酶检测显示，超氧化物歧化酶(SOD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性分别提高45.7%和118.8%。

3.2 土壤微生物组与酶活性变化

C3处理使根际土壤微生物Shannon指数从3.0升至3.4，羧酸类碳源利用率提高2.3倍。关键土壤酶活性显著增强：蔗糖酶(76.13%)、磷酸酶(73.48%)和脲酶(1.92倍)。土壤有机质含量增加29.6%，pH值趋向中性(pH 6.8-7.2)。

3.3 果实品质改善

成熟期测定显示，C3处理组单果重增加29.63%，可溶性固形物提升58.87%，维生素C含量达RP组的2.84倍。防御酶系统持续激活，抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性维持在高水平(>12 U/g FW)。

4 讨论

不同于传统化学农药，C3通过三重作用实现生态防控：(1)直接拮抗：分泌脂肽类抗生素surfactin破坏病原菌膜结构；(2)生态位竞争：快速定殖根系抢占营养空间；(3)系统抗性诱导：激活水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)信号通路。高通量测序揭示C3处理使有益菌Bacillaceae相对丰度提升8.7倍，病原菌Fusarium降低92.3%。

5 结论

B. subtilis C3通过"抑病原-调微生态-强植株"的协同机制，实现猕猴桃根腐病防控与土壤健康维护的双重目标。该研究为经济作物的绿色生产提供了可推广的微生物制剂方案，其"以菌治菌"的核心策略对实现农业可持续发展具有重要实践价值。