苹果采后病害的生物防治：微生物拮抗剂的分子与生理机制及宿主防御信号转导

《Physiological and Molecular Plant Pathology》：Biocontrol of postharvest diseases in apples: molecular and physiological mechanisms of microbial antagonists and host defense signaling

　　

摘要

苹果（Malus domestica Borkh.）因真菌和细菌病原体的侵染，遭受着严重的采后损失（20–50%）。合成杀菌剂仍是主要的防治策略，但对残留物、健康风险及抗药性的担忧推动了人们对可持续替代方案的探索。利用有益微生物进行生物防治前景广阔，但商业化应用仍受到限制。本综述对采后苹果病害生物防治的最新进展进行了批判性综合，重点关注了病害抑制的分子和生理机制。对主要的生物防治剂（芽孢杆菌属Bacillus、假单胞菌属Pseudomonas、链霉菌属Streptomyces、木霉属Trichoderma、酵母菌）进行了分析，包括其抗菌代谢物、水解酶、挥发性有机化合物及诱导宿主防御反应的能力。重点阐述了诱导系统抗性（ISR）、茉莉酸/乙烯（JA/ET）信号传导，以及病程相关蛋白（PR）基因、苯丙烷途径基因和抗氧化酶基因的转录重编程。受体样胞质激酶（RLCKs）和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联反应的最新进展揭示了它们作为整合免疫信号和激活防御反应的信号枢纽的作用。比较分析表明，在受控条件下，抗生素、竞争、菌物寄生和ISR之间的协同作用往往是实现有效抑制所必需的。尽管取得了进展，但商业化仍因效果不稳定、制剂不稳定和果实异质性问题而受到限制。我们识别出了一些关键的知识空白——潜伏感染的分子触发机制和品种特异性的ISR响应——并提出了未来方向，包括适应性菌株工程、微生物组调控和实时传感。本综述为理解生物防治和开发下一代可持续采后病害管理策略提供了机制性框架。

1. 引言

苹果（Malus domestica Borkh.）是全球重要的水果，中国是主要生产国，年产超过4100万吨[1], [2]。苹果富含维生素、矿物质、膳食纤维和抗氧化物质，对人类营养和健康有重要贡献[3]。然而，由于其跃变型特性和易受机械损伤，苹果极易腐烂。真菌和细菌腐烂导致的采后损失巨大，造成整个供应链的重大经济损失，某些地区的损失估计达20–50%[3], [4], [5], [6]。

传统的采后病害防治长期依赖合成杀菌剂，并结合冷藏和控气贮藏等物理方法[3]。出于检疫目的，溴甲烷熏蒸被广泛用于防治害虫，但由于其消耗臭氧层的特性和毒性问题，其使用正逐步被淘汰[7]。虽然这些方法可以见效，但引发了对化学残留、健康风险、环境污染和杀菌剂抗性病原种群出现的担忧[8], [9], [10]。因此，利用有益微生物进行生物防治已成为综合采后病害管理的一种有前景的替代方案，但其在商业冷藏条件下的效果仍有待验证。

在生物防治剂（BCAs）中，芽孢杆菌属（Bacillus spp.）因其形成内生孢子的能力而受到特别关注，内生孢子使其能够耐受高温、干燥和紫外线辐射[8], [11], [12]。它们产生多种抗真菌代谢物，包括脂肽、挥发性有机化合物（VOCs）以及水解酶，如纤维素酶、蛋白酶和β-1,3-葡聚糖酶[8], [11], [12], [13]。许多芽孢杆菌属物种还能启动植物防御反应，尽管这种效果在不同品种间存在差异，例如通过促进病程相关蛋白的积累和强化细胞壁屏障来诱导系统抗性（ISR）[8], [11], [13]。除芽孢杆菌属外，其他BCAs也显示了显著潜力，包括假单胞菌属（Pseudomonas spp.）[10]、拮抗酵母如Guilliermond霉（Meyerozyma guilliermondii）和肉色维斯尼亚酵母（Vishniacozyma carnescens）[14], [15]、包括链霉菌属（Streptomyces spp.）在内的放线菌[9], [16]，以及菌物寄生真菌哈茨木霉（Trichoderma harzianum）[17]。递送系统的最新进展，如海藻酸微胶囊微包埋，增强了它们在不利环境条件下的存活率和效果[18]。植物免疫依赖于保守的信号通路，包括PRRs、RLCKs、MAPK级联反应以及JA/ET/SA的交互作用。这些机制是诱导系统抗性（ISR）的核心，而ISR是生物防治剂的关键作用方式[19], [20], [21]。

人工智能/机器学习和预测建模正成为病害管理的工具，但大多数案例仍局限于采前阶段[22], [23], [24], [25]。其在采后生物防治中的潜力需要进一步探索。

尽管具有前景，采后苹果果实上的BCA应用仍面临持续挑战：效果不稳定、制剂不稳定和果实异质性问题[4], [9], [11], [12], [15]。病害抗性具有情境依赖性，受宿主基因型、环境和常驻微生物组的塑造[6]。与新兴技术（纳米制剂、AI检测、实时监测）的整合仍未充分探索[6], [8]，且向可规模化、符合法规要求的解决方案的转化困难重重[4], [7], [8]。深度学习已改善了采前检测[1], [22], [23], [24], [25]，但采后控制措施仍然不可或缺。

本综述涵盖主要病原体（Botryosphaeria dothidea、Colletotrichum spp.、Penicillium expansum、Botrytis cinerea、Cytospora mali、Erwinia amylovora、Alternaria spp.）和BCAs（芽孢杆菌属、假单胞菌属、链霉菌属、木霉属、酵母菌）。讨论了直接和间接机制、分子信号传导（RLCK、MAPK、ISR）以及全微生物框架，旨在指导可持续生物防治的开发。

2. 苹果采后病原体：侵染机制与宿主操纵

苹果的采后病害由多种真菌和细菌病原体引起，每种病原体都表现出不同的侵染策略，决定了病害的发生和发展严重程度[3], [26]。理解这些侵染机制对于开发针对性生物防治策略至关重要，因为侵染的时间、途径和条件直接影响生物防治剂的效果[6], [27]。图1提供了苹果主要采后病害、其致病病原体及关键症状的视觉总结。本节批判性地探讨了这些病原体，特别关注其侵染机制、潜伏感染以及促进贮藏期间病害发展的分子因素。组织学和超微结构研究对于阐明病原体侵染和宿主防御反应背后的细胞事件发挥了重要作用，揭示了细胞壁结构变化、酚类化合物积累和木质素沉积等影响病害结果的特征。

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图1. 苹果主要采后病害。真菌病害：(A) 苹果轮纹病（Botryosphaeria dothidea）：褐色水渍状病斑，带有同心轮纹；感病枝条上可见分生孢子器。(B) 苦腐病（Colletotrichum spp.）：凹陷的圆形褐色病斑，粉红色孢子团（分生孢子盘）呈同心轮状排列。(C) 青霉病（Penicillium expansum）：软腐水渍状腐烂，蓝绿色孢子化；可见伤口侵入点。(D) 灰霉病（Botrytis cinerea）：软腐水渍状腐烂，覆盖灰色绒毛状菌丝。细菌病害：(E) 火疫病（Erwinia amylovora）：黑色坏死组织；花朵上可见细菌溢脓； shepherd's crook（牧羊人弯钩）症状。(F) 疱斑病（Pseudomonas syringae pv. papulans）：果实表面隆起的疱状病斑。(G) 细菌性癌斑病（Pseudomonas syringae pv. syringae）：叶斑；小枝和枝条上的癌斑。每种病害均标注了症状。（对于图注中颜色的解释，请参阅本文的网络版本。）

2.1. 真菌病害：侵染策略与机制

2.1.1. 苹果轮纹病（Botryosphaeria dothidea）

Botryosphaeria dothidea是苹果轮纹病的致病菌，是全球最具破坏性的苹果采后病害之一（图1A）[8], [10], [14]。该病原主要通过采收、搬运或包装过程中机械损伤造成的伤口侵染苹果。它还可以通过皮孔（果实表面的自然气孔）和果皮微裂纹进入，后者是果实生长膨大过程中形成的[10]。一旦真菌穿透果实表皮，它就在不立即产生症状的情况下建立感染——这种策略称为潜伏感染[8], [26]。

在这个静息阶段，病原体在果实组织内保持存活但处于休眠状态。其生长受到未成熟苹果中天然存在的抗真菌化合物的抑制，特别是原花青素和表儿茶精衍生物等酚类物质[10]。随着苹果果实成熟，发生了一系列变化，触发病原体的重新激活：(i) 保护性酚类化合物浓度下降；(ii) 果实pH从酸性升至接近中性，有利于真菌酶活性；以及(iii) 可溶性糖（葡萄糖、果糖）积累，为真菌生长提供营养。这些变化向真菌发出恢复代谢活性和产生细胞壁降解酶的信号，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶酯酶和蛋白酶。这些酶降解苹果细胞壁的果胶和纤维素成分，导致组织软腐、软化以及轮纹病特征性的褐色水渍状病斑（图1A）[8], [26]。

该病原体还能在感病苹果枝条上以菌丝和分生孢子器的形式越冬，为次年生长季提供持续的接种源以侵染果实[10]。多菌灵抗生菌株的出现凸显了化学防治的局限性，并强调了寻找替代策略的必要性[8], [27]。从生物防治角度来看，Streptomyces rochei A-1产生的代谢物二丁基羟基甲苯（BHT）已被证明可诱导宿主对B. dothidea的抗性，但田间验证仍然有限[14], [28]。

关键空白与创新方案：目前对B. dothidea在果实成熟时从静息到激活的分子触发机制（乙烯/pH信号）的理解仍存在关键空白。为应对这一挑战，未来研究应探索基于RNAi的SIGS（小干扰基因沉默）靶向这些基因，以锁定病原体的休眠状态，防止贮藏期间发病。

2.1.2. 苦腐病和Gliomella叶斑病（Colletotrichum spp.）

炭疽菌属（Colletotrichum）物种，特别是C. chrysophilum和C. gloeosporioides，通过机制各异的侵染过程引起苦腐病和Gliomella叶斑病（GLS）（图1B）[17], [26], [29]。在果实上，病原体通过附着胞穿透角质层和表皮，建立静息感染，直至果实成熟触发激活[26], [29]。在静息期间，真菌保持存活但处于不活跃状态，病害症状仅在采后出现，此时乙烯释放增加、抗真菌化合物减少以及pH变化有利于激活[29]。组织病理学研究表明，来自叶片（GLS）和果实（苦腐病）的C. chrysophilum菌株在侵染策略上存在差异：GLS菌株在绿色果实上引起小的褐色病斑，而苦腐病菌株诱导强烈的表皮自荧光，表明酚类化合物积累可防止真菌入侵并维持静息状态，直至有利条件触发病害[29]。值得注意的是，果实上的GLS症状不一定进展为苦腐病，表明病斑发展受宿主防御反应和环境条件的影响[29]。利用Bacillus velezensis AK-0进行生物防治已通过产生抗真菌脂肽显示出前景，但效果因炭疽菌属菌株而异[27], [30]。

关键空白与创新方案：目前对Colletotrichum在果实成熟时从静息到激活的分子触发机制（乙烯/pH信号）的理解仍存在关键空白[29]。为应对这一挑战，未来研究应探索基于RNAi的SIGS靶向这些基因，以锁定病原体的休眠状态，防止贮藏期间发病。

2.1.3. 青霉病（Penicillium expansum）

Penicillium expansum是一种伤口病原菌，通过采收、搬运和包装过程中受到的损伤侵染苹果果实（图1C）[3], [15], [26]。该真菌产生展青霉素，这是一种对人类健康构成重大食品安全风险的真菌毒素，在苹果产品中被严格监管[9], [26]。感染发生在分生孢子接触受伤组织后萌发并穿透果实，分泌细胞壁降解酶，导致快速软化和腐烂（图1C）[15]。P. expansum感染的伤口依赖性意味着减少机械损伤的预防措施对病害控制至关重要。然而，该真菌在高湿度和卫生条件差的贮藏环境中快速传播的能力意味着即使是微小的伤口也可能导致严重损失[15]。针对P. expansum的生物防治策略必须与病原体竞争伤口部位的定殖，要求拮抗剂快速生长并进行营养竞争[8], [28]。结合Pantoea agglomerans和Vishniacozyma carnescens的微生物联合剂在青霉病防治中表现优于单菌株应用，凸显了互补作用方式的价值，但其增强效果的机制仍需阐明[15], [27]。

关键空白与创新方案：目前对哪些伤口代谢物（糖类、氨基酸、有机酸）触发P. expansum孢子萌发和毒力仍缺乏理解[15]。为应对这一挑战，未来研究应探索伤口渗液代谢组学，以识别关键萌发信号，从而使BCA能够过表达转运体，与病原体竞争其自身的激活信号。

2.1.4. 灰霉病（Botrytis cinerea）

Botrytis cinerea是一种坏死型病原菌，通过产生细胞壁降解酶、植物毒素和活性氧物种杀死宿主组织（图1D）[3], [15], [26]。侵染通过伤口或衰老组织发生，真菌可保持潜伏状态直至有利条件触发病害发展[15]。B. cinerea在冷湿贮藏条件下尤为棘手，因为该真菌可在低温下生长，导致软腐水渍状病斑并快速扩展（图1D）[15], [31]。B. cinerea的坏死型生活方式意味着即使最初侵染后它仍能继续扩散，因为宿主组织的死亡为真菌的进一步生长提供了营养[3]。

配制的生物防治剂组合已被证明在室温条件下可将灰霉菌发病率降低近100%，但在长期低温储存条件下，由于生物防治剂的代谢活性降低，其防治效果可能会下降[15]，[31]。关键缺口与创新解决方案：在长期低温储存（0–4 °C）条件下维持针对灰葡萄孢菌的生物防治效果仍存在关键缺口，此时生物防治剂（BCA）活性下降而病原菌仍在生长[15]，[31]。为应对这一问题，未来研究应探索耐寒噬菌体与耐低温活性生物防治剂的组合应用。

**2.1.5 毛霉病（根霉）**

根霉是一种伤口侵染型病原菌，可引起果实快速软化并产生水浸状病斑，常伴有典型的黑色分生孢子团[15]，[26]。该真菌的侵染需要高湿度和较高温度条件，使其在热带和亚热带地区或供应链中断期间尤为棘手[15]。根霉的快速生长速率意味着它可以在伤口组织中与其他微生物竞争占据优势，因此早期干预对于病害防控至关重要[15]。生物防治筛选研究表明，Vishniacozyma carnescens等酵母菌可有效降低毛霉病发病率，其机制可能在于在伤口部位争夺营养和空间[15]，[31]。关键缺口与创新解决方案：对抗根霉异常快速生长这一关键挑战仍存在重要缺口[15]。为应对这一问题，未来研究应探索快速作用的生物表面活性剂，以即时破坏伤口部位的孢子黏附和萌发。

**2.1.6 黑斑病（链格孢属）**

链格孢属菌（包括窄角链格孢）通过静息侵染策略引起黑斑病（图1E）[32]，[33]。该真菌在果实发育期间即已侵染，但保持潜伏状态，直到成熟或储存条件触发病害发生[26]，[32]。链格孢属菌是普遍存在的兼性腐生菌，能在低温下生长，因此在冷藏储存期间尤为棘手[32]。其孢子和菌丝壁中的黑色素使其对辐射和不良环境因素具有抗性，从而有助于其在储存环境中持续存活（图1E）[32]。重要的是，链格孢属菌可产生真菌毒素，包括交替孢醇和 tenuazonic 酸，这些毒素已在商业苹果产品中被检测到，凸显了该病原菌带来的食品安全风险[26]，[32]。利用真菌病毒介导的弱毒化作为生物防治策略来防治苹果黑斑病（链格孢）已被研究探索，其中两株真菌病毒的共侵染可同时降低致病力和真菌毒素产量，但田间应用仍有限制[34]。关键缺口与创新解决方案：克服链格孢孢子黑色素介导的对辐射和不良因素的抗性仍存在关键缺口[32]。为应对这一问题，未来研究应探索利用黑色素降解酶或生物表面活性剂进行靶向黑色素的酶促降解，使孢子对紫外线或生物防治剂活性变得敏感。

**2.1.7 色二孢树皮病（苹果色二孢）**

苹果色二孢是东亚地区苹果枝干色二孢树皮病的病原菌[35]。该病原菌通过伤口或自然开口侵染树皮，引起红褐色水浸状病斑，随后变为深褐色至黑色并凹陷。与典型的采后果实病原菌不同，苹果色二孢主要侵染木质组织，导致树势衰弱、枝条枯死和植株死亡，而非直接引起果实腐烂。然而，苹果树上的病斑为果实提供了持续的接种源，可在收获和处理期间侵染果实，造成采后损失。因此，管理色二孢树皮病不仅对果园健康至关重要，也对降低采后病害压力具有重要意义。

针对色二孢树皮病的生物防治策略近期受到关注。复合芽孢杆菌制剂已被证明可通过多种途径抑制汉伏苹果树上苹果色二孢引起的色二孢树皮病，包括直接拮抗和诱导寄主抗性[36]。此外，内生链格孢Aa-Lcht菌株对苹果色二孢树皮病表现出强烈的生物防治活性[37]，其活性物质已被表征以便潜在应用[38]。在分子水平上，已鉴定出一个SCF泛素连接酶复合物作为苹果色二孢树皮病抗性的重要贡献因素，为寄主防御机制提供了新的见解[39]。

关键缺口与创新解决方案：打破苹果色二孢在木质组织中的持续循环仍存在关键缺口，该循环为果实侵染提供了持续接种源。为应对这一问题，未来研究应探索将内生生物防治剂（如芽孢杆菌、木霉菌或链格孢Aa-Lcht）直接施用至病斑或剪口伤口处，以系统性地抑制病原菌并降低采后接种量。

**2.2 细菌性病害：侵染机制与毒力因子**

**2.2.1 火疫病（火疫病杆菌）**

火疫病杆菌是火疫病的病原菌，采用多阶段侵染过程，从花器表面定殖开始，逐步发展为系统性侵染（图1E）[16]，[18]，[27]。该病原菌最初定殖于柱头，在柱头分泌物的营养丰富环境中大量繁殖[18]。随后，细菌在降水或重露水的帮助下沿花柱下行至子房，子房是主要侵染部位（图1E）[18]。温暖潮湿的条件有利于细菌生长和扩散，从而促进侵染发生[16]。一旦在子房中建立，火疫病杆菌通过伤口或自然开口进入维管组织，引起系统性侵染，导致枯萎、坏死和病斑形成（图1E）[18]。该细菌产生胞外多糖，通过阻塞木质部导管引起水分胁迫和枯萎，从而增强其毒力[16]。近期的基因组和分子研究表明，火疫病杆菌利用III型分泌系统（T3SS）将效应蛋白注入寄主细胞，抑制植物免疫并促进病害发展[40]。美国出现链霉素抗性火疫病杆菌菌株，凸显了对抗该病需要针对侵染过程不同阶段开发替代控制策略[16]，[18]。利用产生抗菌化合物的芽孢杆菌和链霉菌进行生物防治是一种有前景的替代方案，但田间防治效果仍需进一步验证[16]，[18]，[28]。关键缺口与创新解决方案：针对火疫病杆菌在系统性侵染建立之前早期花器定殖阶段进行靶向防治仍存在关键缺口[18]。为应对这一问题，未来研究应探索柱头特异性生物防治剂递送系统（例如花粉模拟微粒），在花期施用，通过竞争排斥来取代病原菌的柱头定殖，防止其向子房扩散。

**2.2.2 疱斑病（苹果疱斑致病型）**

疱斑病是由苹果疱斑致病型引起的苹果果实细菌性病害[41]。症状表现为果实表面出现小型、隆起的疱状病斑，通常围绕皮孔分布（图1F）。虽然侵染发生在果园中，但病斑在采收时可能不明显，在储存期间变得更加显著，从而降低果实的商品价值。该病在松脆和 Golden Delicious等品种上尤为重要。防治主要依赖铜制剂喷施和栽培管理措施。利用hrpL基因引物进行PCR可实现病原菌的快速特异性诊断，有助于在果园和储存设施中进行早期检测[42]。有趣的是，在法国从未观察到疱斑病的地区也发现了苹果疱斑致病型作为表生菌存在，表明该病原菌可以在不引起病害的情况下存在，环境或寄主因素可能触发症状发展[43]。与火疫病杆菌不同，苹果疱斑致病型主要是果实病原菌，可直接影响采后品质。此外，苹果疱斑致病型已被证明可加剧苹果重茬病害（由尖孢镰刀菌引起），凸显了苹果园中细菌性病原菌与真菌性病原菌之间复杂的相互作用[44]。然而，其在低温储存条件下与生物防治剂的相互作用仍未被探索。关键缺口与创新解决方案：了解疱斑病在商业储存条件下的流行病学以及生物防治剂能否减少病斑发展仍存在关键缺口。为应对这一问题，未来研究应在0–4 °C条件下评估生物防治剂对苹果果实上苹果疱斑致病型的防治效果，采用标准化伤口模型和品种特异性制剂。

**2.2.3 细菌性树皮病和花枯病（丁香假单胞菌丁香致病型）**

丁香假单胞菌丁香致病型引起苹果细菌性树皮病和花枯病[45]。症状包括芽枯死、花器坏死、枝条和枝干病斑以及叶斑（图1G）。该病主要影响树体健康和产量，对果实质量产生间接影响。然而，近期证据表明，丁香假单胞菌可加剧苹果重茬病害（由尖孢镰刀菌引起），凸显了苹果园中细菌性病原菌与真菌性病原菌之间复杂的相互作用[44]。虽然由该致病型引起的采后果实腐烂并非主要问题，但受侵染的果实可能更容易受到次生病原菌的侵染。有趣的是，某些丁香假单胞菌菌株已被探索作为采后真菌性病原菌的生物防治剂，展示了该物种的双重特性[46]，[47]。关键缺口与创新解决方案：了解丁香假单胞菌作为病原菌和潜在生物防治剂的双重作用仍存在关键缺口。为应对这一问题，未来研究应侧重于菌株水平的表征，以区分致病分离物和拮抗分离物，并评估它们在低温储存条件下对采后真菌性病原菌的防治效果。

**2.3 复合病害：相互作用与管理意义**

在商业果园和储存设施中，多种病害往往同时发生，形成复杂的复合病害，增加了防治难度[6]，[13]，[27]。例如，胶腔叶斑病和苦腐病经常同时发生，果实上胶腔叶斑病病斑的存在并不一定发展为苦腐病，表明病斑发展受寄主防御反应和环境条件的影响[29]。整体微生物组视角认为，病害结果不仅受单个病原菌的影响，还受整个植物相关微生物群落组成和功能的影响[6]，[27]。菌群失衡，即保护性微生物组的破坏，可通过削弱植物的天然防御机制并为病原菌定殖创造机会而增加病害易感性[6]，[13]。了解这些复合病害及其与植物微生物组的相互作用对于开发有效的、集成的病害管理策略至关重要，这些策略应针对不仅仅是单个病原菌，而是整个复合病害[26]，[27]，[48]。

病原菌效应子与寄主抗性基因的进化构成了植物与病原菌之间动态协同进化军备竞赛的基础。不同苹果品种间PRR、RLCK及下游信号组分中的遗传多态性可能解释了品种间病害易感性和诱导系统抗性应答的差异，表明进化选择已塑造了品种特异性的免疫能力[49]。了解这些进化动态对于开发持久的生物防治策略至关重要，这些策略需考虑病原菌适应和寄主遗传多样性。

三个关键缺口制约着采后病害管理：潜伏性病原菌（假壳二孢、 Colletotrichum、 Alternaria）从静息到激活的触发机制尚不清楚[32]；复合病害中病原菌间及病原菌与微生物组的相互作用尚未得到表征[6]；低温储存条件下生物防治剂的功效/稳定性需要研究调查[31]。为应对这些问题，未来研究应探索：利用多组学方法鉴定乙烯/pH信号通路以实现基于RNAi的休眠锁定；通过生态网络建模设计针对特定复合病害的协同体；以及工程化改造耐寒生物防治剂（耐冷菌株或稳定化代谢物）以确保持续性能[15]，[28]。

**3 生物防治剂：拮抗作用的分子决定因素**

**3.1 细菌生物防治剂**

细菌生物防治剂为管理采后苹果病害提供了可持续的替代方案，可替代合成杀菌剂。主要属包括芽孢杆菌属、假单胞菌属、链霉菌属和 Pantoea属（图2；表1）[27]，[50]。其拮抗机制在第4节中有详细描述。此处我们重点关注各属的特征性状和代表性菌株。

图2. 细菌生物防治剂针对苹果采后病原菌的作用机制。(A) 竞争：快速定殖、营养耗竭和生物膜形成构成物理屏障；主要作用菌包括芽孢杆菌属、假单胞菌属、链霉菌属和 Pantoea属。(B) 抗生：产生脂肽、挥发性有机化合物、水解酶和其他抗菌物质直接杀死病原菌；主要作用菌包括芽孢杆菌属、假单胞菌属和链霉菌属。(C) 诱导系统抗性（ISR）：识别微生物相关分子模式（MAMPs），激活JA/ET信号通路，导致PR基因上调、防御性代谢物积累和抗氧化酶激活；主要作用菌包括芽孢杆菌属、假单胞菌属和链霉菌属。

表1.

# 苹果主要采后病害及生物防治处理

| 病害 | 病原菌 | 生防制剂(BCA) | 简要细节与作用机制 | 参考文献 |
|---|---|---|---|---|
| **苹果轮纹病** | *Botryosphaeria dothidea*(葡萄座腔菌) | 链霉菌代谢物(BHT, 2-叔丁基-4-甲基苯酚) | 通过SA信号通路诱导抗性；增强防御酶活性(PAL、PPO、CHI、GLU)；缩小病斑直径 | [14] |
| **苦腐病** | *Colletotrichum gloeosporioides*(胶孢炭疽菌)、*C. chrysophilum*(黄孢炭疽菌) | *Bacillus velezensis* PG12(韦尔斯芽孢杆菌PG12) | 产生抗菌化合物；生物膜介导的定殖；c-di-GMP调节其功效 | [51] |
| **青霉病** | *Penicillium expansum*(扩展青霉) | *Pantoea agglomerans* B296 + *Vishniacozyma carnescens* L157(联合体) | 在伤口处竞争营养与空间；互补作用模式；效果优于单一菌株 | [15] |
| | | 流化床喷雾干燥制剂 | 增强存活率；在冷藏条件下维持功效；水分散性粒剂(WG) | [15] |
| | | 壳聚糖 | 诱导伤口愈合；激活苯丙烷类通路；木质素和酚类物质积累 | [52] |
| **灰霉病** | *Botrytis cinerea*(灰葡萄孢) | *Pantoea agglomerans* B296 + *Vishniacozyma carnescens* L157(联合体) | 在室温下发病率降低近100%；在伤口处竞争和抗生作用 | [15] |
| | | *Bacillus* spp.(芽孢杆菌属) | 产生抗真菌代谢物；诱导系统性抗性 | [8] |
| **腐霉疫腐病** | *Rhizopus stolonifer*(根霉) | *Vishniacozyma carnescens*(维希尼亚克酵母) | 在伤口处竞争营养与空间；降低腐烂发病率 | [15] |
| **黑点烂果病** | *Alternaria* spp.(链格孢属，*A. angustivoidea*、*A. alternata* f. sp. *mali*) | 真菌病毒共感染 | 共感染使病原产生弱毒力；减少菌丝生长、产孢和真菌毒素(AOH)产生 | [34] |
| **火疫病** | *Erwinia amylovora*(火疫病菌) | *Bacillus*(芽孢杆菌属)和*Streptomyces*(链霉菌属) spp. | 产生抗菌化合物；可作为链霉素的替代品；靶向多个感染阶段 | [16], [28] |
| | | *Pantoea agglomerans* E325 | 竞争性排斥；定殖花表面；阻止病原定殖建立 | [18] |

## 3.1.1. 芽孢杆菌属(*Bacillus* spp.)

芽孢杆菌属因其产生内生孢子并能合成抗真菌代谢物，是研究最为广泛的苹果采后病害生物防治剂(Fig. 2; Table 1) [27], [50]。包括*B. velezensis*(韦尔斯芽孢杆菌)、*B. subtilis*(枯草芽孢杆菌)、*B. halotolerans*(耐盐芽孢杆菌)和*B. amyloliquefaciens*(解淀粉芽孢杆菌)等菌株，靶向的主要病原菌有*Penicillium expansum*(扩展青霉)、*Botryosphaeria dothidea*(葡萄座腔菌)和*Colletotrichum*(炭疽菌属) spp. (Table 1) [11], [53], [54]。各菌株的特异性功效如下：

- **B. velezensis P2-1**：产生挥发性有机化合物(VOCs)抑制*B. dothidea* [55]。
- **B. velezensis AK-0**：通过脂肽控制*C. gloeosporioides*，在受控条件下使病害减少52–67% [30]。
- **B. subtilis 507**：在实验室测定中将青霉病减少45.95% [53]。
- **B. halotolerans Pl7**：对*B. dothidea*的抑制率达69% [8]。
- **B. vallismortis LRB-5**：通过IAA和铁载体促进生长 [11]。
- **B. amyloliquefaciens**菌株：产生兰菌肽和VOCs对抗*Monilinia*(葡萄茎黑盘孢属)和*Botrytis*(灰葡萄孢) [56]，其中Ba13菌株可激活PR1、PR2、PR3的表达 [57]。
- **B. subtilis NBRI-W9**：通过JA/ET通路同时激活SAR和ISR [58]。
- **B. velezensis QST713**：形成生物膜作为物理屏障 [59]。
- **CSUFT-BV4**：作为内生菌对抗炭疽病 [60]。

然而，在储存条件(0–4°C)下其功效仍存在变异性，六个月后存活率损失达50% [31], [61], [62]。为应对这一挑战，未来研究应探索以下方向：利用外膜囊泡(OMVs)/裂解液进行死后生物防治以绕过低温限制；合成DAMPs(损伤相关分子模式)以标准化不同品种的ISR；通过生态预处理增强定殖能力；利用数字孪生技术[4]和挥发性物质传感[63]实现动态施药；以及通过代谢组学分析实现针对不同抗性的适应性菌株轮换。

## 3.1.2. 假单胞菌属(*Pseudomonas* spp.)

假单胞菌属主要通过诱导系统性抗性(ISR)和产生抗菌化合物发挥作用，对苹果细菌性病原菌和部分真菌性病害特别有效(Fig. 2) [27], [28], [50]。

- ***Pseudomonas lurida* QNF3**：一种内生细菌，主要通过诱导宿主抗性发挥作用，在减少*B. dothidea*引起的轮纹病病斑的同时提高果实品质 [13]。
- ***Pseudomonas syringae* B-1**：产生抗菌化合物和VOCs抑制*B. dothidea*生长，体外对菌丝生长的抑制率达82.5% [10]。
- ***Pseudomonas fluorescens* EPS62e**：通过优异的定殖能力有效减少*Erwinia amylovora*引起的火疫病感染 [18], [50]。
- ***Pseudomonas chlororaphis* MA 342**：已作为商业生防产品在欧洲联盟注册，证明了假单胞菌基BCA的商业可行性 [50], [64]。

然而，ISR功效在不同品种间存在差异，正如'Granny Smith'和'Fuji'之间的转录组差异响应所示 [49]。为应对这一挑战，未来研究应探索：直接施用假单胞菌代谢物(DAPG、pyoluteorin)而非活细胞以绕过低温引起的代谢停滞；整合挥发性物质传感[63]与预测模型以实现精准施药时机；以及通过温和表面活性剂进行生态预处理以削弱定殖生物膜后再进行接种。

## 3.1.3. 链霉菌属(*Streptomyces* spp.)

链霉菌属是抗生素和次级代谢物的丰富生产者，使其成为有价值的生防剂(Fig. 2) [27], [28], [54]。

- ***Streptomyces* sp. JCK-8055**：火疫病控制率达97.30% [28], [65]。
- **JCK-8368**：产生azomycin(紫霉胺)并控制火疫病 [16]。
- ***S. sporoverrucosus* B-1662**：炭疽病严重度减少达97% [26], [54]。

与芽孢杆菌和假单胞菌相比，链霉菌具有更广泛的次级代谢物多样性和更优的抗菌化合物热稳定性(Fig. 2) [28]。然而，链霉菌生长较慢，发酵要求复杂，且可能对表面微生物组产生非预期的影响 [48]。为应对这些挑战，未来研究应探索：使用纯化的aureothricin/thiolutin喷雾而非活细胞；低浓度配制的代谢物鸡尾酒；以及与低剂量物理处理的整合应用。

## 3.1.4. 泛菌属(*Pantoea* spp.)及其他细菌属

泛菌属主要通过资源和空间竞争发挥作用(Fig. 2) [27], [50]。***Pantoea agglomerans* E325**：用于防治火疫病，依赖快速定殖苹果柱头，使*E. amylovora*缺乏增殖所需营养(Table 1) [18]。该菌株的微生物微囊化包装改善了其稳定性和功效 [18]。*Enterobacter*(肠杆菌属)和*Serratia*(变形杆菌属) spp.也显示出采后生物防治潜力，但其在苹果上的应用研究较少 [66], [67]。安全性顾虑(机会感染风险)限制了其使用。未来研究应探索：非活制剂；花特异性封装用于柱头定殖；以及早期施用后接芽孢杆菌/假单胞菌采后防治的策略。

## 3.2. 真菌生防剂

真菌生防剂提供独特的机制，包括菌核寄生、竞争、抗真菌代谢物和诱导宿主抗性 [50], [68], [69]。主要属包括*Trichoderma*(木霉属)、*Aureobasidium*(葡萄壳色孢属)、*Meyerozyma*(美耶酵母属)和酵母类，靶向*Penicillium expansum*(扩展青霉)、*Botryosphaeria dothidea*(葡萄座腔菌)和*Colletotrichum*(炭疽菌属) spp. (Table 1) [11], [14], [53]。其机制详见第4节。此处重点讨论属特异特性及代表性菌株。

### 3.2.1. 木霉属(*Trichoderma* spp.)

木霉属是研究最为广泛的苹果采后病害真菌生防剂之一，因其生长迅速、能产生多种抗菌代谢物并具备菌核寄生能力(Table 1) [17], [50], [68]。

- ***Trichoderma harzianum* Tha739**：在对抗*Colletotrichum gloeosporioides*引起的苹果苦腐病方面显示出显著潜力(Table 1) [17]。
- **菌株Tha739**：减少苦腐病并维持果实品质 [17]。

然而，该菌株需要特定的环境条件，限制了其在冷藏(0–4°C)条件下的功效。为应对这一挑战，未来研究应探索：使用纯化的几丁质酶/葡聚糖酶替代活分生孢子；在吸湿性生物聚合物(海藻酸、壳聚糖)中封装以实现伤口处的受控水分释放；以及与低剂量物理处理(温和加热、UV-C)的整合应用。

### 3.2.2. 酵母和类酵母真菌

酵母类是苹果采后病害生物防治中特别有前景的一群真菌生防剂，因其能快速定殖果实表面、竞争营养并产生抗菌化合物(Table 1) [31], [50], [70]。

- ***Aureobasidium pullulans* A69**：控制*P. expansum*并重塑果实微生物组 [53], [70]。
- ***Meyerozyma guilliermondii* Y-1**：控制*B. dothidea*并诱导PR基因 [11], [14]。
- ***Metschnikowia pulcherrima* Mp-30**：在受控测定中完全防止*Botrytis cinerea*感染 [71]。

与细菌和丝状BCA相比，酵母具有GRAS(Generally Recognized as Safe)状态、快速生长和广泛的耐环境能力。然而，在冷藏条件下功效有限，因为4°C时代谢活性降低 [31]，尽管海藻糖可增强*Sporidiobolus pararoseus*的存活 [69]。为应对这些挑战，未来研究应聚焦于：4°C下具有高度代谢活性的耐冷嗜冷菌株(*Vishniacozyma*、*Mrakia*)；不依赖存活率即可维持活性的酵母衍生VOCs；以及益生元营养补充以刺激定殖的拮抗酵母。

### 3.2.3. 其他丝状真菌

*Cladosporium*(链格孢属)和*Ulocladium*(枝孢霉属)是两个生态特征截然不同的丝状真菌属，它们具有截然不同的生防策略，但在苹果采后应用方面基本未被开发。

- ***Cladosporium cladosporioides***：主要通过空间竞争和产生VOCs(如6-戊基-α-吡喃酮)发挥作用 [72]。
- ***Ulocladium atrum***：表现出强大的竞争性腐生能力，快速定殖衰老组织并耗尽可利用营养 [72]。

与*Trichoderma*不同，这些属作为生态屏障发挥作用，而非直接破坏病原。

**现有缺口**：4°C下的功效尚未探索；机制不明；安全性不确定；联合体兼容性未经测试 [27], [53]。

**解决策略**：在4°C下筛选嗜冷菌株；代谢组学分析；通过益生元刺激定殖的*Cladosporium*；将*Ulocladium*作为辅助菌株；利用黑色素化孢子制作干制剂；进行真菌毒素筛查。

## 4. 生物防治机制：从分子到生理

生防剂(BCAs)通过两类机制抑制采后病原：直接机制，涉及对病原的物理或化学拮抗；以及间接机制，刺激宿主自身的防御响应。直接机制包括营养和空间竞争、通过抗菌代谢物和溶解释酶产生的抗生作用，以及菌核寄生。间接机制主要涉及诱导系统性抗性(ISR)，使果实的免疫系统在病原侵袭时保持增强的防御状态。这些机制并非互斥；有效的BCA往往结合多种策略，其相对贡献取决于BCA菌株、病原菌和储存环境。以下各小节从分子调控到生理结果详细描述了每种机制。

### 4.1. 直接机制：竞争、抗生和菌核寄生

#### 4.1.1. 竞争

竞争通过快速定殖使病原丧失营养和空间(Fig. 3A) [12]。其中涉及高亲和力ABC转运体和铁载体，包括芽孢杆菌中的bacillibactin(枯草菌铁载体) [51]、假单胞菌中的pyoverdine(荧光假单胞菌铁载体) [50]以及链霉菌中的desferrioxamine B(去铁胺B) [54]，这些铁载体螯合铁——病原生长所必需的限性营养，从而创造缺铁环境抑制病原增殖。生物膜形成(受c-di-GMP和YdaK调控)创造物理屏障，进一步排斥病原从感染位点定殖(Fig. 3A) [73]，其中*B. subtilis* 507对*P. expansum*达到9.4 log CFU的定殖密度 [53]。铁载体生物合成受铁可用性通过Fur系统严格调控，而生物膜形成涉及胞外多糖(EPS)的产生，受c-di-GMP调控，其中YdaK作为c-di-GMP受体发挥作用 [73]。

#### 4.1.2. 抗生作用

抗生作用涉及产生生物活性化合物直接抑制或杀灭病原(Fig. 3A) [12], [50]。包括由非核糖体肽合成酶(NRPS)合成的环状脂肽(CLPs)，如surfactin(皂化菌素)、iturin(伊曲菌素)和fengycin(粘菌素) [74]：surfactin破坏病原膜并诱导ISR [75]，iturin在真菌膜上形成孔道 [30]，fengycin破坏膜完整性 [76]。VOCs可在无直接接触的情况下抑制病原并激活PR基因(Fig. 3A) [8]。

- ***Pseudomonas***：产生DAPG、pyoluteorin(吡咯并嘧啶)、吩嗪和HCN [77]。
- ***Streptomyces***：产生dibutoxybutane(二丁氧基丁烷)、aureothricin/thiolutin和azomycin(紫霉胺) [16], [54]。

水解酶(CWDEs)包括几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶、蛋白酶和纤维素酶，可降解真菌细胞壁，导致裂解并释放ISR引发子(Fig. 3A) [78], [79]。例如：

- ***B. licheniformis* PR2**：产生几丁质酶(88.1 U mL?1)、葡聚糖酶(4.8 U mL?1)和蛋白酶(33.1 U mL?1)，抑制率达85.9% [78]。
- ***B. halotolerans* Pl7**：产生纤维素酶、葡聚糖酶和蛋白酶，对*B. dothidea*的抑制率达69% [8]。

#### 4.1.3. 菌核寄生

菌核寄生涉及木霉直接攻击病原，通过趋化、缠绕、吸器形成、CWDE渗透和毒性代谢物(peptaibols, gliotoxin)(Fig. 3A) [17], [26], [80]。

- ***T. harzianum* Tha739**：对抗*C. gloeosporioides* [17]。
- 预防性处理比治疗性处理更有效 [17]。

菌核寄生反应由病原来源信号的识别所触发，导致CWDE基因的协调表达和次级代谢物的生物合成 [17], [80]。MAPK信号通路在调控木霉的菌核寄生反应中起核心作用，其中酵母Fus3/Kss1 MAPK的同源物参与病原接触后CWDEs的诱导 [80]。

### 三种机制中的关键缺口

**竞争机制**：活细胞在4°C下失效 [31], [81]；限制发芽的营养未知 [8], [10]；生物膜/铁载体的ATP消耗 [59], [73]。

**抗生机制**：产受环境影响 [52], [81]；在果实表面降解 [4]；抗性选择风险 [52]。

**水解酶机制**：产受培养条件影响 [81], [82]；被蛋白酶/储存降解 [81]；功效取决于细胞壁组成 [80]。

**未来研究建议**：施用预形成的稳定代谢物和稳定的酶制剂代替活细胞；通过高亲和力转运体靶向病原的辅助营养缺陷；筛选嗜冷酶；以及工程化冷诱导启动子。

### 4.2. 间接机制：诱导系统性抗性(ISR)

ISR是由有益微生物触发的植物免疫形式，能够预设增强对病原的防御响应(Fig. 3B) [83], [84]。

与系统获得性抗性（SAR，水杨酸依赖型）不同，诱导系统抗性（ISR）受茉莉酸（JA）和乙烯（ET）信号通路的调控（图3B）[85]、[86]，并且不提供直接的抗微生物活性，却能赋予持久的保护力，从而降低抗性风险[83]；然而其效果因苹果品种而异（'Granny Smith'与'Fuji'）[49]，并受贮藏条件影响[87]。当植物识别到MAMPs（鞭毛蛋白、脂多糖、脂肽）时即触发ISR（图3B）[75]、[88]，激活JA/ET信号通路及转录因子（MYC2、ERF1、ORA59）（图3B）[85]。MAMPs的识别涉及模式识别受体（PRRs），其启动的信号级联汇聚于MAPK级联及RLCK介导的信号通路[19]、[20]；这些信号模块整合并放大免疫信号，导致防御相关转录因子的激活[21]。ISR预先激活的防御响应包括PR蛋白（PR-1、PR-2、PR-3、PR-5）[65]、苯丙烷代谢途径（酚类、类黄酮、木质素）[51]、[88]，以及抗氧化酶（CAT、POD、SOD、PPO）[51]。ISR的分子基础包括：(i) PRRs对MAMPs的识别（如FLS2、EFR），导致RLCKs（如BIK1、PBS1）的激活[20]；(ii) RLCK介导的MAPK级联激活，包括MPK3/MPK6通路[19]；(iii) 涉及JA/ET转录因子MYC2和ERF1的转录重编程[21]；以及(iv) 由NPR1及其他调控因子介导的SA/JA互作[21]。特异性激发子包括芽孢杆菌脂肽（表面活性素、井冈霉素、iturin）[75]和VOCs（2,3-丁二醇、双乙酰），假单胞菌DAPG[89]，链霉菌氮芥霉素[16]，以及酵母来源的激发子[14]、[71]，这些物质被植物受体识别后启动信号级联，导致JA/ET激活及防御基因表达。例如，芽孢杆菌脂肽和VOCs诱导MdPR1等PR基因（B. velezensis P2-1诱导8.9倍）（图3B）[55]，B. amyloliquefaciens LJ1通过ISR与抗菌作用结合使蓝霉病减少超过57%[57]，假单胞菌DAPG激活JA/ET[89]，P. lurida QNF3减轻轮纹病并提高果实品质[13]，而链霉菌JCK-8055诱导PR1（16.14倍）、PR2（7.55倍）和PR3（3.37倍）[65]，酵母（Meyerozyma、Metschnikowia）同时激活SA和JA/ET通路[14]、[71]。尽管取得上述进展，ISR的效果仍受三个关键差距的制约：PRRs/信号通路（MAPK、NPR1）尚未经鉴定[87]；贮藏条件下的时间动态特征尚不明确[57]；品种特异性响应性（'Granny Smith'与'Fuji'）尚属未知[49]。为此，未来研究应采用基于CRISPR的功能基因组学鉴定PRRs/NPR1；整合时间分辨转录组学/代谢组学实现预测性时序分析；并在研究BCA介导的微生物组调控[6]、[53]的同时设计品种定向的激发子组合。转化意义：需要开发冷活性激发子和嗜冷性BCAs以在低温下维持ISR信号传导，并应根据JA/ET与SA动态优化施用时机。品种定向的激发子组合可进一步改善冷藏条件下的一致性。5. 知识空白与未来展望尽管取得显著进展，若干关键空白仍制约着我们对采后苹果病害生物防治的理解与应用。首先，潜伏性感染的分子触发机制仍知之甚少；B. dothidea、Colletotrichum spp.和Alternaria spp.等病原菌感知果实成熟信号（乙烯、pH、糖类）从而从休眠中重新激活的机制尚未阐明[29]、[32]。其次，品种特异性ISR响应性是一个主要空白，转录组学分析揭示了'Granny Smith'和'Fuji'等苹果品种对ISR的差异响应[49]。第三，BCA在冷藏条件下的效果受限于大多数BCA在低温（0–4 °C）下代谢活性的下降，从而限制了其在商业贮藏条件下的有效性[31]、[81]。第四，病害复合体中的病原菌-病原菌和病原菌-微生物组互作在很大程度上尚未经刻画[6]、[48]。第五，BCA-微生物组互作是另一个关键空白[53]。为应对这些挑战，应推进若干创新研究方向。适应性菌株工程有望创造能在感知贮藏条件后仅在特定信号触发时产生代谢产物的BCAs[90]。主动微生物组工程——设计能够建立稳定的、抑病性群落——可提供持久保护[6]、[48]。近期研究表明，苹果果实微生物组在采后贮藏期间发生动态变化，BCA施用可将真菌群落组装重塑为抑制状态[91]、[92]。长期贮藏还会影响表生微生物组，并调节青霉属（Penicillium expansum）的发生及展青霉素的积累[93]。整合挥发性物质传感（VOCs谱）[63]与代谢组学监测及预测模型的实时传感系统，可实现BCAs的动态、适应性施用[4]。受生物启发的递送系统可响应感染相关信号，从而增强BCA应用的精准性和有效性。最后，针对特定苹果品种设计的品种定向激发子组合可克服品种特异性响应性并标准化ISR效果[49]。针对果实异质性，可提出若干具体策略。首先，应开发品种特异性配方，根据各苹果品种（如'Fuji'与'Granny Smith'）的表面化学性质、蜡质组成和ISR响应性选择BCA菌株、保护剂和激发子。其次，智能包装系统可整合载有BCA的贴片或涂层，在伤口渗出物（pH、糖类）或病原菌衍生挥发性物质的刺激下释放拮抗代谢产物。第三，动态施用方案可利用实时VOC传感，仅在病原菌衍生挥发性物质超过设定阈值时触发BCA施用。第四，使用温和表面活性剂或营养信号对BCAs进行生态预处理可增强其定殖和竞争能力。最后，整合品种性状、贮藏条件和BCA特征的预测模型可指导定制化生物防治策略的选择。后熟AI/ML应用。尽管大多数苹果病害管理中的AI/ML应用仍处于采前阶段，但其向采后系统的转化正在兴起。例如，深度学习已被用于果实上苹果锈病的实时检测[94]、贮藏期间多传感器融合的腐败预警[95]，以及表征采后猕猴桃灰葡萄孢病进展的可解释深度学习[96]。这些工具可优化BCA的施用时机、配方及冷藏条件下的实时监测。6. 结论与展望苹果采后真菌病害的管理正经历一场变革性转变，其驱动力是减少食物损失和开发合成杀菌剂的可持续替代品。本综述批判性地综合了生物防治领域的最新进展，涵盖主要病原菌、生物防治剂及其抑病机制。研究结果强调，生物防治并非"一刀切"的解决方案，其效果往往取决于情境，需要根据特定的病虫害系统和贮藏条件精心选择药剂。对五种生物防治机制——竞争、抗菌、水解酶、菌寄生和诱导系统抗性——的比较分析表明，没有单一机制足以实现稳健的病害控制。相反，最有效的策略往往在受控条件下利用多种机制之间的协同作用，如芽孢杆菌属（Bacillus spp.）结合了直接拮抗与宿主防御激活。在分子水平上，最新进展揭示了RLCK介导的信号通路与MAPK级联作为信号中枢，整合免疫信号并激活防御响应，其核心作用已得到阐明。JA/ET与SA信号通路之间的互作进一步调控免疫响应。理解这些分子机制为开发新一代生物防治策略提供了机制框架。此外，机器学习和AI驱动的预测模型在整合多组学数据以优化BCA选择、施用时机和配方方面展现了广阔前景。从产孢的芽孢杆菌和产生抗生素的链霉菌到菌寄生的木霉菌和定殖型酵母，BCA的多样性为综合病害管理提供了丰富的工具箱。尽管取得显著进展，商业化转化仍受限于实际条件下的表现不稳定、配方不稳定和果实异质性的制约。全生物体视角强调，病害抗性是情境依赖性的，受宿主基因型、环境条件和定殖微生物群落的塑造。新兴技术的整合——纳米制剂、智能包装、AI检测及实时监测——展现了变革性潜力。未来在于将生物防治与物理处理及智能监测相结合的综合系统，其指导依据是对分子水平上宿主-病原菌-微生物组互作的深入理解。迈向统一框架与优先研究议程。我们提出一个整合三个相互关联轴的框架：(i) 分子预激（RLCK/MAPK/JA-ET信号）；(ii) 生态适应性（定殖、竞争、耐冷性）；以及(iii) 递送精准性（配方、时机、传感）。我们假设：(H1) 具有预成形激发子的嗜冷BCAs将在0–4 °C贮藏条件下优于嗜温菌株；(H2) 品种定向激发子组合将标准化不同苹果基因型之间的ISR效果；(H3) 实时VOC传感结合预测模型将减少不必要的施用并提高一致性。为检验这些假设，我们提出一个优先的5–10年议程：(1) 鉴定各苹果品种中的PRR/RLCK/NPR1变体；(2) 工程化改造具有冷诱导激发子产生能力的嗜冷BCAs；(3) 开发品种定向配方和智能包装；(4) 在商业冷藏试验中验证效果；以及(5) 整合AI驱动的决策支持系统以实现BCA的动态施用。这一框架将生物防治从经验选择转变为机制指导的设计。CRediT作者贡献声明：Leidoh Marcellin Akpafi：撰写——初稿、可视化、调查、正式分析、数据整理。Wenwen He：撰写——审阅与编辑、可视化、资源、正式分析。Chenyang Zhu：撰写——审阅与编辑、可视化、资源、正式分析。Yun Wang：撰写——审阅与编辑、监督、项目管理、概念化。关于生成式AI及AI辅助技术在稿件准备过程中使用的声明：在本文撰写过程中，作者使用了DeepSeek（版本1.0）来改善稿件的语言、语法和可读性。使用该工具后，作者对内容进行了审阅和编辑，并承担已发表文章内容的全部责任。资金：本工作部分由国家自然科学基金资助（320726390）。Leidoh Marcellin Akpafi｜Wenwen He｜Chenyang Zhu｜Yun Wang 江苏大学食品科学与工程学院，镇江，212013，中国