《Discover Plants》：Evaluation of Pseudomonas mosselii PR5 as a biocontrol agent for controlling rice blast compared to Bacillus amyloliquefaciens-based biopesticide
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稻瘟病是全球范围内破坏性极强的病害之一，显著损害水稻产量，并对粮食安全构成严重威胁。尽管恶臭假单胞菌（Pseudomonas mosselii）已显示出对稻瘟病的生物防治潜力，但其在田间水平上的防效仍缺乏系统研究。本研究评估了一株本土分离菌株恶臭假单胞菌PR5
稻瘟病是全球范围内破坏性极强的病害之一，显著损害水稻产量，并对粮食安全构成严重威胁。尽管恶臭假单胞菌（Pseudomonas mosselii）已显示出对稻瘟病的生物防治潜力，但其在田间水平上的防效仍缺乏系统研究。本研究评估了一株本土分离菌株恶臭假单胞菌PR5在3个感稻瘟病水稻品种中的应用效果，并将其防治表现与一种商品化生物农药进行比较。研究设置了7个处理：绝对对照、阴性对照〔接种稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）〕、阳性对照（商品化生物农药）、秧苗引发处理（SeP），以及SeP联合细菌细胞滤液（BCF）分别进行1次（BCF1）、2次（BCF2）或3次（BCF3）叶面喷施。PR5接种在人工接种M. oryzae后降低了稻瘟病严重度，其中以SeP + BCF3的抑病效果最为明显。接种后21 d时，SeP + BCF3使US2的病情指数由33.55降至17.03%，使BINA dhan18由29.4降至17.04%，使BRRI dhan28由32.22降至16.26%。在抑制病害严重度方面，PR5各处理均优于商品化生物农药。在BRRI dhan28中，SeP + BCF3促进了大多数营养元素的最高积累，而SeP + BCF2则使部分籽粒营养成分达到最高积累。PR5接种还改善了农艺性状、产量以及籽粒常规营养组成。在US2和BINA dhan18中，SeP + BCF3获得了最高籽粒产量；而在BRRI dhan28中，SeP + BCF2产量最高，且与SeP + BCF3之间无统计学差异。上述结果表明，将PR5秧苗引发处理与2–3次叶面喷施相结合，可作为有效控制稻瘟病并提升富营养水稻总体产出的最优策略。
该研究发表于《Discover Plants》，围绕恶臭假单胞菌（Pseudomonas mosselii）PR5对水稻稻瘟病的生物防治潜力展开，重点评估其在人工接种稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）条件下的抑病效果，以及其对植株生长、养分吸收、产量形成和籽粒品质的综合影响。研究背景在于，稻瘟病是威胁全球水稻生产与粮食安全的重大真菌病害，化学杀菌剂虽为传统防治手段，但长期使用已导致病原菌抗药性增强、药效稳定性下降，并对农田生态系统中的非靶标生物造成不利影响。与此同时，依赖抗病品种、转基因技术和传统栽培措施也都存在抗性持久性不足、生态与监管争议、农户资源受限及环境波动影响等问题。因此，开发兼具可持续性、生态友好性与可推广性的微生物生物防治策略，已成为水稻病害绿色管理的重要方向。
在这一背景下，研究人员选择前期已从水稻根际分离获得、并证实具有促生和养分活化潜力的PR5菌株，进一步验证其在病原菌人工接种条件下的应用价值。研究对象为3个对稻瘟病敏感的水稻品种，即US2、BINA dhan18和BRRI dhan28。研究结果表明，PR5不仅能够显著降低病害严重度，而且在多数指标上优于以解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）为基础的商品化生物农药，显示出其作为兼具生物农药与生物肥料双重功能制剂的应用潜力。尤其是秧苗引发处理联合2–3次叶面喷施细菌细胞滤液的策略，在病害控制、产量提升和营养强化方面表现最为稳定，说明该菌株在水稻绿色生产体系中具有较高推广价值。
研究人员采用的主要技术方法包括：首先，以孟加拉国核农业研究所（BINA）保存的分子鉴定稻瘟病菌株M. oryzae BINA_ISO为病原材料，以来自BINA和孟加拉国水稻研究所（BRRI）的3个感病水稻品种为试验材料；其次，建立盆栽完全随机设计，设置绝对对照、病原对照、商品化生物农药对照以及PR5秧苗引发处理和联合1–3次叶面喷施细菌细胞滤液等7个处理；再次，通过病害发生率、病情指数（PDI）和病害进展曲线下面积（AUDPC）评价防病效果；最后，结合农艺性状测定、产量构成分析、植株与籽粒矿质元素检测以及籽粒常规营养成分（proximate composition）分析，系统评估PR5的综合生物学效应。
在研究结果部分，论文首先以“3.1 Morphological traits improvement”为题，说明PR5对植株形态建成具有显著促进作用。在“3.1.1 Shoot traits”中，研究人员发现PR5显著提高了3个水稻品种的株高、分蘖数、有效分蘖数和地上部干物质量。与单独接种M. oryzae处理相比，PR5处理后的US2株高提升6.76%–12.09%，US2和BRRI dhan28的有效分蘖数也明显增加，表明该菌株能在病原胁迫下维持甚至促进地上部生长。“3.1.2 Root traits”进一步显示，PR5改善了根系长度、结构与根干重，其中SeP + BCF3对根干重的促进最为显著，说明该菌株在地下部生长促进方面同样具有积极作用，并可能通过增强根系吸收能力支持整株生长。
在“3.2 Disease severity reduction”中，研究人员证明PR5具有明确的抑病效果。除绝对对照外，所有植株均在分蘖期人工接种M. oryzae。结果显示，病原单独处理的病害严重度最高，而PR5处理可显著降低3个品种的病情指数，且随施用频次增加，防效进一步增强。SeP + BCF3在接种后21 d时均表现出最强抑病能力，分别将US2、BINA dhan18和BRRI dhan28的病情指数显著降至17%左右。研究还指出，PR5联合处理在病害控制上优于商品化生物农药处理，说明该本土菌株在稻瘟病生防方面具备较强竞争力。
“3.3 Yield and yield attributes enhancement”部分表明，PR5对产量形成具有明显促进效应。研究人员通过考察每穗粒数、瘪粒数、百粒重和最终产量发现，PR5显著提高了每穗粒数并减少瘪粒数，从而促进籽粒产量增加。与病原单独处理相比，PR5处理使US2、BINA dhan18和BRRI dhan28的产量分别提高27.54%–39.71%、24.82%–45.65%和31.46%–68.85%。其中，US2和BINA dhan18以SeP + BCF3产量最高，BRRI dhan28则以SeP + BCF2最佳且与SeP + BCF3无显著差异。这表明不同品种对处理强度的最优响应略有差别，但总体上2–3次叶面喷施均表现出较强增产效果。
“3.4 Nutrient enrichment in plant parts”聚焦于BRRI dhan28的养分富集效应，因为该品种在当地生产中具有较高代表性。研究人员分析了根、茎叶和籽粒中的8种必需营养元素〔氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）、铁（Fe）、锌（Zn）〕及1种有益元素硅（Si）。“3.4.1 Primary nutrient uptake”显示，PR5促进了氮、磷、钾的吸收与积累，其中SeP + BCF3在多数情况下表现最佳，尤其对根磷和茎叶钾的提升较为明显。“3.4.2 Secondary nutrient uptake”表明，PR5还提高了Ca、Mg和S含量，其中SeP + BCF2在Ca积累上效果突出，SeP + BCF3则在Mg和部分S积累上更优。“3.4.3 Fe, Zn and Si uptake”进一步证明，PR5显著增加了植株尤其是地上部和籽粒中的Fe与Si含量，Zn也有轻度增加。由于Si与水稻抗稻瘟病密切相关，因此PR5促进Si吸收这一结果具有重要意义，提示其抑病效应可能不仅来自直接拮抗，也与植株营养防御状态的改善有关。
在“3.5 Grain quality improvement”中，研究人员考察了BRRI dhan28整粒稻米的常规营养组成。结果显示，PR5处理提高了蛋白质、脂质和灰分含量，略微降低了可溶性碳水化合物和水分含量，而粗纤维变化不大。其中SeP + BCF2在蛋白质、脂质和粗纤维含量上最高，SeP + BCF3则在灰分含量上最高。该结果说明PR5不仅改善产量，还对籽粒营养品质具有正向调控作用。
讨论部分围绕PR5兼具促生、抑病和提质增效三重功能展开。研究人员认为，PR5前期已证实具备固氮、溶磷、溶锌、溶硅、分泌吲哚乙酸（IAA，生长素类植物激素）和铁载体（siderophore，螯合并转运铁的低分子化合物）等特性，因此本研究中观察到的根系发育增强、地上部生物量提高及养分吸收改善，与其植物生长促进菌（plant growth-promoting bacteria, PGPB）的功能一致。对于稻瘟病抑制机制，论文总结了两条主要路径：其一是直接拮抗，即PR5可能通过产生抗真菌代谢物抑制病原菌菌丝生长或分生孢子形成；其二是间接防御，即通过改善植株营养状态、增强竞争能力及诱导系统抗性（ISR，induced systemic resistance）来减轻病害发生。研究还指出，PR5产生的铁载体和氢氰酸（HCN）可能在病害压制中发挥重要作用。同时，PR5促进Si积累的现象也为其增强水稻抗病性提供了营养学依据。总体而言，秧苗引发处理与叶面喷施联用优于单独引发处理，提示该策略可同时发挥根际定殖与地上部保护的复合效应。
研究结论部分可概括为：本研究证实，恶臭假单胞菌PR5具有作为潜在生物农药抑制水稻稻瘟病的显著能力，同时还能维持并促进植株生长、养分积累和产量形成，因此兼具生物肥料功能。促进植物生长、提高硅吸收以及产生铁载体和氢氰酸等抗真菌相关代谢物，是其抑制稻瘟病的重要因素。在生长、产量、养分吸收和籽粒品质方面，PR5处理整体优于对照和病原单独处理；在所测试的处理组合中，秧苗引发处理联合2–3次叶面喷施持续表现出优于商品化生物农药的综合效果。基于这些结果，研究人员建议将PR5秧苗引发处理结合2–3次叶面喷施作为一种高效且可持续的稻瘟病管理策略，以在不损害产量和籽粒品质的前提下实现病害控制。该研究为开发兼具生物农药和生物肥料双重功能的农业微生物制剂提供了依据。
