番茄灰霉病(Botrytis cinerea)与细菌性斑点病(Pseudomonas syringae pv. tomato)生物防治菌剂与化学杀菌剂的比较评价

《European Journal of Plant Pathology》：Comparative evaluation of biological control agents and chemical fungicides for managing gray mold and bacterial speck of tomato

　　

番茄作物中广泛使用化学杀菌剂防治灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)和番茄致病变种丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae pv. tomato, Pst)，已导致病原种群抗药性出现，可能限制传统防控策略的长期有效性。因此，替代性与可持续的病害管理途径正被积极探索。本研究评估了生物防治菌剂(Biological Control Agents, BCAs)——贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis) K165和粘红酵母(Rhodotorula glutinis) Y44——对番茄植株上B. cinerea和Pst的防效。BCAs分别通过灌根和叶面喷施单独或联合施用。K165和Y44处理降低了B. cinerea引起的病害严重度，保护水平与含咯菌腈(fludioxonil)和嘧菌环胺(cyprodinil)活性成分的市售杀菌剂相当。同样，K165和Y44处理降低了Pst在番茄叶片上的病害严重度和细菌群体数量，效果与铜基杀菌剂相当或在某些情况下略低。值得注意的是，K165灌根联合Y44叶面喷施较单一BCA应用对两种病原菌均表现出更一致、且在多个情况下增强的病害抑制效果。分子分析进一步表明，两种BCA在病原侵染后均与防卫相关基因PR1和PIN2的上调相关，提示激活了植物防卫响应。

本文对发表于《European Journal of Plant Pathology》的论文《Comparative evaluation of biological control agents and chemical fungicides for managing gray mold and bacterial speck of tomato》进行解读总结。

研究背景与目的

灰霉病由灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)引起，是设施及大田番茄生产中的重要病害，传统依赖化学杀菌剂防治已导致抗药性问题凸显与环境压力增大。番茄细菌性斑点病由Pseudomonas syringae pv. tomato（Pst）引起，主要依赖铜制剂防控。生物防治菌剂(Biological Control Agents, BCAs)通过拮抗、竞争或诱导系统抗性(Induced Systemic Resistance, ISR)提供可持续替代方案。贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis) K165（原Paenibacillus alvei K165）已知可定殖根系并诱导ISR，粘红酵母(Rhodotorula glutinis) Y44已知可在叶际定殖并对B. cinerea具拮抗潜力，但二者联合应用于番茄双病害防控的效果与机制尚未明确。本研究旨在评估K165灌根单独或与Y44叶面喷施联用，对番茄B. cinerea和Pst的防效，并检测其对抗病相关标志基因PR1（病程相关蛋白1，pathogenesis-related protein 1）和PIN2（蛋白激酶Pin2 / 茉莉酸/乙烯信号相关标记基因）表达的诱导作用，探讨其作为化学农药替代方案的潜力。

主要关键技术方法

研究人员选用番茄品种Moneymaker盆栽苗，采用已鉴定的B. cinerea产孢分离物和利福平抗性标记的Pst DC3000菌株。BCA处理设置：K165（10⁷cfu mL^?1）灌根、Y44（10⁷cfu mL^?1）叶面喷雾及二者联用；阳性对照分别为含fludioxonil + cyprodinil的Switch杀菌剂和氢氧化铜杀菌剂。体外测定Y44对B. cinerea（对峙培养）和Pst（琼脂孔扩散法）的直接拮抗性。活体试验于接菌后测定B. cinerea病斑面积（ImageJ量化）及Pst病害严重度与叶部定殖量（平板计数法）。接菌后1天和2天取叶提取总RNA，经DNase I处理后反转录，以泛素基因Ubi3为内参，通过实时荧光定量PCR(qPCR)检测PR1（NM_001320805 / GenBank M69247）和PIN2（JN091682）的相对表达量。联合作用评价采用Bliss独立模型（E_exp= E_K165+ E_Y44? E_K165× E_Y44），以线性回归斜率与1的差异判断相加/协同/拮抗，统计学分析采用ANOVA及Tukey多重比较（p < 0.05）。

研究结果

In vitroantagonistic activity of Y44 against Botrytis cinerea and Pst

Y44在PDA及番茄叶浸提物琼脂上与B. cinerea对峙培养7天未形成抑制带，菌丝生长同对照；对Pst孔扩散法亦无抑菌圈。表明Y44在供试条件下对两种病原菌均无直接体外拮抗活性，其生防作用不依赖直接抗微生物代谢产物。

Biocontrol of B. cinerea by K165 and Y44

K165灌根使B. cinerea病斑面积减少约40%，Y44叶面喷施减少约30%，二者联用减少约60%且优于单用，单剂效果与化学杀菌剂相当。说明K165通过根系诱导系统抗性发挥作用，Y44通过叶面定殖或局部诱导防御起效，联用具加成效能。

Biocontrol of Pst by K165 and Y44

K165灌根使Pst病害严重度降低约55%、叶部菌量降约55%；Y44叶面喷施使严重度降约35%；联用使严重度降约75%、菌量降约80%，优于铜制剂及单剂。表明根施ISR诱导菌与叶面酵母联用对细菌斑点病具强防控效果。

K165 and Y44 induce plant defense gene expression upon B. cinerea infection

B. cinerea侵染后1天，K165或Y44单处理使PR1相对表达上调约50倍（对照病原侵染组约22倍），联用达约62倍；PIN2在联用组1天诱导最强（约17倍，高于对照约2倍），2天时仍高于对照。证实两BCA可激活SA（水杨酸）与JA（茉莉酸）/ET（乙烯）通路相关标记基因，联用增强 priming（预激）效应。

K165 and Y44 induce plant defense gene expression upon Pst infection

Pst侵染后，各BCA处理组PR1在2天维持较高表达（对照组下降），联用组1天PR1诱导最高；PIN2在所有BCA处理中被持续上调，Y44单用诱导最强。表明BCA能延长Pst侵染下的防御基因激活时长，Y44偏好增强JA/ET途径响应。

Assessment of synergistic interaction between K165 and Y44

Bliss模型分析显示：对B. cinerea，观测值与预测值无系统性偏离（回归斜率≈0.035，p不显著），为相加作用；对Pst，观测值显著高于预测值（斜率=1.60 > 1，p = 0.02），呈协同(synergistic)相互作用。说明根施细菌与叶施酵母在空间异质性条件下对细菌病原具协同抑制。

讨论与结论

研究人员指出，K165灌根通过诱导系统抗性上调PR1和PIN2，使地上部组织对坏死营养型病原B. cinerea产生防御priming；Y44虽无体外抑菌活性，但叶面定殖可诱导局部及系统防御基因表达并竞争侵染位点。二者分处根、叶生态位且作用机制互补（ISR诱导＋叶际竞争/局部诱导），联合应用在B. cinerea为加和效应，在Pst为协同效应，后者符合空间异质条件下BCA组合协同模型。该整合生物防治策略防效可比甚至部分超越常规化学/铜制剂，有望减少化学农药依赖并延缓抗药性。未来需在商业化温室与大田条件下验证剂型与施药时机。

研究结论可归纳为：贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis) K165灌根与粘红酵母(Rhodotorula glutinis) Y44叶面喷施均能显著抑制番茄灰霉病(Botrytis cinerea)与细菌性斑点病(Pseudomonas syringae pv. tomato, Pst)，效果与对应化学/铜制剂相当；二者联用对灰霉病具加和抑制（病斑减少约60%），对细菌性斑点病具协同抑制（严重度降约75%，叶部菌量降约80%）；两BCA均能在病原挑战后诱导防卫标记基因PR1和PIN2的表达上调，表明激活了植物诱导系统抗性(ISR)与茉莉酸/乙烯信号途径；根施ISR诱导细菌与叶施拮抗酵母的空间互补组合可提供广谱、高效且可持续的番茄病害生物防治方案。