合成微生物群落（SynCom）增强猕猴桃采后病害生物防治的机制研究

本研究针对化学杀菌剂在猕猴桃采后病害防治中的环境与健康风险，构建了由Wickerhamomyces anomalus、Lelliottia wanjuensis T4和Pseudomonas nitroreducens T10组成的合成微生物群落（SynCom）。通过体外拮抗实验和体内验证，发现SynCom能有效抑制扩展青霉（Penicillium expansum）和灰葡萄孢（Botrytis cinerea）引起的蓝霉病和灰霉病，并通过调控微生物多样性、增强抗性酶活性及促进生物膜形成等机制提升防治效果。该研究为开发可持续的果蔬采后病害防控策略提供了新思路，发表于《Postharvest Biology and Technology》。

　　

研究背景与意义

猕猴桃采后因真菌病害造成的经济损失高达30%，传统化学杀菌剂虽有效却面临环境污染和病原菌抗性等问题。生物防治剂（BCAs）如拮抗酵母Wickerhamomyces anomalus虽环保，但单一菌株在复杂生态环境中效果不稳定。近年研究发现，健康果实表面微生物群落的多样性与其抗病性密切相关，而单一菌株处理可能破坏这种平衡。如何通过人工构建合成微生物群落（SynCom）模拟自然菌群功能，成为突破生物防治瓶颈的新方向。

关键技术方法

研究团队从四川浦江猕猴桃果园采集样本，分离出14株候选细菌，通过体外拮抗实验筛选出与W. anomalus协同的菌株。采用Biolog-ECO板分析碳源利用模式，双平板法测定挥发性有机化合物（VOCs）抑菌效果，96孔板量化生物膜形成能力。通过高通量测序（Illumina NovaSeq 6000平台）解析微生物群落结构，并结合酶活性测定（PPO、POD、SOD、LOX）和表型分析评估果实抗病性。

研究结果

1. 1.

   SynCom构建与优化

   筛选出L. wanjuensis T4和P. nitroreducens T10与W. anomalus组成SynCom（比例110:10:1），其急性经口毒性LD₅₀>5000 mg/kg·bw，安全性达标。该组合对蓝霉病和灰霉病的病斑直径抑制率达23.23%和32.28%，显著优于单一酵母处理。

2. 2.

   协同作用机制

   • •

     代谢互补性：Biolog-ECO显示三菌株碳源利用谱差异显著，W. anomalus偏好磷酸化糖类，L. wanjuensis T4广谱利用单/多糖，P. nitroreducens T10专攻糖醇类，减少营养竞争。

   • •

     VOCs与生物膜：SynCom产生的VOCs对B. cinerea抑制率提升74%，其生物膜OD₅₉₀值（2.52）是单一酵母的2倍。

   • •

     抗性诱导：SynCom处理组的多酚氧化酶（PPO）活性和总酚含量分别比对照组高1.8倍和1.5倍。

3. 3.

   微生物群落调控

   高通量测序显示，SynCom维持了更高的Shannon指数（epiphytic fungi 15 d: 3.21 vs 2.89），并富集了Vishniacozyma victoriae等有益菌。共现网络分析表明，SynCom组网络密度（0.449）和模块性（0.765）最高，Wickerhamomyces与Pseudomonas呈强正相关（r=0.73654）。

4. 4.

   果实品质保护

   SynCom使自然腐烂率降至16.67%（对照组62.96%），并显著维持可溶性固形物（TSS）和果实硬度。冗余分析（RDA）揭示，Lelliottia与果实酸度、抗坏血酸含量显著相关。

结论与展望

该研究首次证实了跨域（真菌-细菌）SynCom在猕猴桃采后病害防控中的优势，其通过功能互补、生态位分配和群落稳定性调控等多层次机制提升防治效果。相比传统单一菌株策略，SynCom更接近自然微生物群落的复杂性，为开发下一代农业微生物制剂提供了范式。未来需结合代谢组学和基因组学进一步解析菌株互作分子基础，并探索SynCom在大田条件下的适用性。