黑水虻幼虫虫粪源生物有机肥调控番茄根际微生态并抑制青枯病的机制研究

本文系统阐述了黑水虻幼虫虫粪源有机肥（BOF）通过重塑根际微生物群落结构（如富集Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium等促生菌属和Sphingomonas/Pseudomonas等生防菌属），增强微生物互作网络复杂性，并通过非核糖体肽（NRPs）和聚酮类化合物（PKs）直接抑制Ralstonia solanacearum侵染，从而显著促进番茄生长并降低青枯病发生率（降幅达60%-100%）。该研究为昆虫源生物肥料在土传病害绿色防控中的应用提供了理论依据。

　　

Highlight

黑水虻幼虫虫粪源有机肥（BOF）应用促进番茄植株生长表现并抑制青枯病

大量研究报道了黑水虻幼虫虫粪（BSFL frass）或BOF对水稻（Oryza sativaL.）、小麦（Triticum aestivumL.）和生菜（Lactuca sativaL.）等作物的促生作用（Chavez et al., 2024; Geng et al., 2022; Green, 2023）。本研究不仅证实BOF促进番茄生长，还进一步证明灭菌处理会减弱这种效果，凸显了微生物的重要作用。一方面，既往研究表明植物有益细菌（PBB）如Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium（ANPR）可通过生物固氮和植物激素分泌直接促进植物生长（Liu et al., 2020）。另一方面，BOF中富含的有机质和养分（如氮、磷、钾）可通过"微生物孵化器"效应间接刺激根际益生菌增殖（Barragán-Fonseca et al., 2022）。值得注意的是，本研究发现BOF和灭菌BOF（SBOF）处理均显著降低了青枯病发生率（降幅>60%），且两者间无显著差异（p> 0.05），表明BOF的生防效应主要归因于非微生物成分（如抗菌代谢物）。这一发现与Wen等（2023a）的研究一致，即昆虫虫粪中的活性代谢物（如抗菌肽）可直接抑制土传病原菌。

Conclusion

本研究证明，黑水虻幼虫虫粪源有机肥作为一种天然生物肥料，可通过根际微生物群落介导的机制有效抑制番茄青枯病（图6）。研究结果表明，BOF施用不仅促进番茄植株生长，还能抑制青枯病，且生防效果不受灭菌处理影响。其主要驱动因素是非微生物成分（如生物活性代谢物）通过"辅助"根际微生物群落，形成抵御番茄青枯病的"第一道防线"。