由链霉菌罗奇（Streptomyces rochi）和寡糖链霉菌（Pythium oligandrum）诱导的不一致疫霉（Pythium irregulare）对蚕豆（Faba bean）的生物化学与解剖学防御反应

《Physiological and Molecular Plant Pathology》：Biochemical and Anatomical Defense Responses of Faba Bean Against Pythium irregulare Induced by Streptomyces rochi and Pythium oligandrum

【字体：大中小】 时间：2026年09月03日 来源：Physiological and Molecular Plant Pathology 3.6

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　　摘要由Pythium irregulare引起的根腐病对全球蚕豆的生产力构成了严重威胁。本研究评估了生物控制剂Streptomyces rochi sedr NMGB3和Pythium oligandrum与杀菌剂氟啶胺+甲霜灵-M在控制P. irregulare以及改善蚕豆生长

摘要

由Pythium irregulare引起的根腐病对全球蚕豆的生产力构成了严重威胁。本研究评估了生物控制剂Streptomyces rochi sedr NMGB3和Pythium oligandrum与杀菌剂氟啶胺+甲霜灵-M在控制P. irregulare以及改善蚕豆生长和生理性能方面的效果。透射电子显微镜观察发现，经处理后P. irregulare的菌丝出现了显著的超微结构变化，包括细胞质紊乱、液泡化以及细胞完整性的丧失，其中氟啶胺+甲霜灵-M处理后的菌丝损伤最严重，其次是P. oligandrum和S. rochi处理后的菌丝。生物控制措施将受感染对照植物的病害指数从90%降低到了分别使用S. rochi和P. oligandrum时的17.5%和22.5%，相应的保护效率分别为80.55%和75%，而杀菌剂处理的保护效率为63.88%。病原体感染显著降低了种子的发芽率、生长特性、叶绿素含量和豆血红蛋白浓度。所有处理均显著减轻了病害症状。尽管化学杀菌剂在病原体感染下实现了最高的种子发芽率，但Streptomyces rochi和Pythium oligandrum在促进植物生长、改善生理表现和增强生化防御反应方面表现更佳。P. oligandrum在减轻病害严重程度、促进豆血红蛋白恢复和增加总酚类物质方面效果更显著，而S. rochi则促进了感染条件下的地上部和根部生长。这两种生物控制剂均增强了脯氨酸的积累，并保持了叶片的解剖结构完整性，包括维管组织和叶肉组织。总体而言，S. rochi，尤其是P. oligandrum,是管理蚕豆生产中Pythium病害的安全、可持续且环保的替代方案。

引言

蚕豆（Vicia faba L.）由于其高营养价值以及在人类营养、动物饲料和可持续农业中的重要作用，成为世界上最重要的豆科作物之一[1]。除了营养价值外，蚕豆还具有通过生物固氮作用提高土壤肥力的能力，从而减少对合成氮肥的依赖并增强土壤的可持续性[1],[2]。然而，蚕豆的生产受到多种生物因素的严重影响，尤其是导致猝倒病和根腐病的土传病原体[3]。

Pythium属是一家高度致病性的土传病原体，会在豆科作物的早期生长阶段感染种子、根部和幼苗[4]。Pythium irregulare是与种子腐败、出苗前和出苗后猝倒病以及作物 establish 程度和产量显著下降密切相关的主要病原体之一[5]。病原体侵入根部组织后，会干扰水分和养分的吸收，导致组织软化、黄化、生长抑制，最终导致植株死亡[6],[7]。受感染植株的生理功能常受损，表现为光合作用效率降低、氧化应激、代谢失调以及维管组织受损[8],[9]。此外，病原体入侵还会引起细胞壁降解、叶肉组织塌陷、维管阻塞和坏死病灶等显著的组织学变化[10]。

过去，Pythium 病害主要通过化学杀菌剂如氟啶胺和甲霜灵-M进行控制。虽然这些杀菌剂能有效抑制病原体生长，但其连续和过量使用引发了严重的环境和健康问题，如抗药性病原体的出现、环境污染、土壤微生物群失衡以及农业生态系统中的有毒残留[9],[11]。因此，人们越来越关注开发环保且可持续的生物控制方法，这些方法既能控制植物病害又能促进植物生长和增强免疫力[12],[13]。

作为一种替代和可持续的病害管理方法，生物控制剂（尤其是有益真菌和细菌）受到了广泛关注[12],[14]。Pythium oligandrum>作为一种强效的生物控制卵菌，因能够通过多种机制抑制病原体（包括菌寄生、竞争养分和空间、分泌水解酶以及诱导植物系统性抗性）而受到重视[15]。作为生物控制剂，P. oligandrum>能够促进植物生长，激活防御相关代谢途径，并提高植物对生物和非生物胁迫的耐受性[16]。

Streptomyces属以其对植物病原体的强效拮抗活性及其合成多种生物活性代谢产物（如抗生素、铁载体、裂解酶和植物激素）的能力而闻名[17]。据报道S. rochi是一种具有促进植物生长和生物控制作用的菌株，可通过抗菌机制和诱导抗性来改善养分吸收、促进植物生长并控制土传病害[18]。

生物控制方法越来越受欢迎，但目前缺乏关于S. rochi sedr NMGB3和P. oligandrum》对P. irregulare感染蚕豆植株的生理、生化和解剖结构影响的比较数据。本研究旨在评估这些生物控制剂与化学杀菌剂氟啶胺+甲霜灵-M在控制P. irregulare引起的猝倒病和根腐病方面的效果，并研究它们对种子发芽、营养生长、光合色素、豆血红蛋白含量、渗透保护物质、酚类化合物以及健康和病原体感染条件下蚕豆植株的组织病理学变化的影响。

部分摘录

植物材料

蚕豆（Vicia faba L.）品种Giza 843的种子来自农业研究中心。选择这些种子是因为它们在大小和外观上具有一致性，并在使用前用1%次氯酸钠溶液表面消毒3分钟，然后用无菌蒸馏水多次冲洗。

病原体的来源与维持

Pythium irregulare（RCMP 026F001(1)来自阿尔-阿兹哈尔大学真菌学与生物技术区域中心。

Pythium irregulare的对照和处理后的超微结构研究

透射电子显微镜观察发现，经S. rochi、P. oligandrum>处理或氟啶胺+甲霜灵-M处理后P. irregulare的菌丝出现了显著的超微结构变化，而未处理的菌丝保持了正常的细胞结构（图1）。不同处理方法导致的细胞组织和结构完整性的破坏程度不同。未处理的对照组（图1A）显示正常的菌丝超微结构。

讨论

本研究表明S. rochi sedr NMGB3和P. oligandrum》有效抑制了P. irregulare》，并在病原体和宿主植物中引发了明显的生理、生化和超微结构变化。透射电子显微镜观察到所有处理后P. irregulare菌丝的细胞组织发生了显著变化，尽管各处理之间的变化程度不同。未处理的菌丝表现出完整的细胞结构。

结论

本研究表明，在温室条件下，S. rochi sedr NMGB3和P. oligandrum》有效减轻了P. irregulare》的病害严重程度，同时改善了植物生长、光合色素、酚类物质积累和叶片解剖结构完整性。在测试的生物控制剂中，P. oligandrum》在病害抑制和生理改善方面的表现更为出色。这些发现突显了这两种生物控制剂的潜力。

CRediT作者贡献声明

Mohamed S. Attia:撰写——审稿与编辑、原始稿撰写、可视化、验证、监督、软件使用、资源管理、方法论设计、研究实施、资金筹集、数据分析、概念形成。Gharieb S. El-Sayyad:软件使用、资源管理、方法论设计、资金筹集、数据分析、概念形成。Nagwa Sidkey:撰写——审稿与编辑、原始稿撰写、可视化

数据可用性

本研究使用和/或分析的数据集可应作者的要求提供。

资金支持

作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的利益冲突或个人关系。

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