本土根际微生物缓解绿豆根结病害并促进其生理、生化及防御响应

《Plant Physiology and Biochemistry》：Indigenous rhizospheric microbes mitigate root-knot disease and promote physiological, biochemical, and defense responses in green gram

　　

研究人员评估了自印度阿里加尔绿豆土壤根际分离的本土微生物分离株（IMIs），即Trichoderma atroviride AMUTATROV-31、T. asperelloides AMUTASPD-51、T. harzianum AMUTHZ-72、T. viride AMUTVR-61、Purpureocillium lilacinum AMUPL-31、Pochonia chlamydosporia AMUPC-31、Bacillus subtilis AMUBS-80与Pseudomonas fluorescens AMUPF-80，对由Meloidogyne incognita引起的根结病害的缓解潜力。分离株经单孢或单菌落技术纯化，并通过形态学与分子技术鉴定。在盆栽条件下评估了种子处理（4 mL kg-1种子；2.0至3.2×106 CFUs/mL）、孢子悬浮液（SS）与培养滤液（CF）的效价。接种M. incognita（每盆2000条J2）使绿豆品种SML-668生长（降20–24%）、产量（降16–36%）、有效根瘤（降18%）、豆血红蛋白（降21%）、叶片色素（降28–36%）、种子蛋白（降21%）及叶片光合（降28%）显著受抑，同时无效结瘤（增19%）、酚类化合物（增9–27%）、防御酶（增17–20%）、胁迫相关代谢物（增36–38%）、气孔导度与蒸腾（增21–25%）较对照升高。P. lilacinum AMUPL-31与P. chlamydosporia AMUPC-31的SS处理较对照显著减少M. incognita的结瘤数（54–61%）、卵块量（36–58%）、繁殖力（34–44%）、繁殖因子（46–64%）、增殖因子（58–77%）及土壤种群（46–66%）。相较侵染对照，微生物处理促进了上述植物生长变量，并使线虫侵染绿豆的籽粒产量（增18–32%）、结瘤（增20–42%）与光合速率（增14–20%）回升。T. harzianum AMUTHZ-72与T. viride AMUTVR-61的SS具商业化潜力，其处理显著抑制根结与线虫繁殖（14–70%），并提升绿豆产量（12–28%）。

研究背景方面，绿豆（Vigna radiata）是印度次大陆原生的重要食用豆类，印度产量居全球首位但平均生产力低于全球均值，植物寄生线虫尤其是根结线虫Meloidogyne incognita是制约产量的主要生物胁迫之一，化学杀线剂因毒性与环境风险受限，生物防治成为可持续替代路径。已有研究报道木霉属（Trichoderma spp.）、捕食线虫真菌Purpureocillium lilacinum与Pochonia chlamydosporia以及植物根际促生菌（PGPR）如Pseudomonas fluorescens、Bacillus subtilis可通过拮抗、竞争、诱导系统抗性（SAR）等机制抑制根结线虫，但本土分离株在绿豆体系下比较效能与机制的研究仍稀缺，且外来生防菌株在异地效力常衰减，因此研究人员假设本土微生物分离株（IMIs）对M. incognita具差异化生防潜力，并选取印度阿里加尔绿豆田根际分离的8株菌（含4株木霉、2株捕食线虫真菌、2株PGPR）联合根瘤菌（Bradyrhizobium yuanmingense绿豆株）在盆栽中评测其对品种SML-668的防护效应。该研究发表于《Plant Physiology and Biochemistry》，意义在于为绿豆根结病管理提供可就地扩繁的本土微生物资源及孢子悬浮液（SS）优先于培养滤液（CF）的应用证据。

关键技术方法上，研究人员从阿里加尔绿豆田采集土壤，经系列稀释平板法分离真菌（TSM、PDA、胡萝卜琼脂）与细菌（NA、King’s B），单孢/单菌落纯化后以形态学初鉴，再提取基因组DNA，真菌扩增ITS区、细菌扩增16S rRNA基因，测序后BLAST比对与最大似然（ML）/贝叶斯（BI）系统发育树构建确定种级归属（单基因位点，GenBank入库）；线虫M. incognita自田间茄科寄主根结雌虫会阴花纹确认，Baermann漏斗孵化获J₂并定容至1000 J₂/mL；盆栽用灭菌砂壤土混堆肥，种子以5% jaggery糖液裹衣后拌入IMIs的SS或CF（4 mL kg^-1种子），播后两周间苗，三周接种2000 J₂/盆，完全随机设计5重复；生理指标（叶绿素、类胡萝卜素、光合-蒸腾-气孔导度用LI-6400XT与PAM）、生化指标（酚类Folin-Ciocalteu法、防御酶PAL与β-1,3-葡聚糖酶、可溶性糖、脯氨酸、H₂O₂、种子蛋白Lowry法）、病害严重度（0–5级根结评级）、线虫繁殖参数（卵块、繁殖因子、增殖因子）、根瘤分类与豆血红蛋白、土壤线虫及IMIs种群（Cobb筛洗+Bermann法、稀释平板法）于播种后30、65天取样，数据用双因素/三因素ANOVA与Tukey/LSD检验。

研究结果部分，3.1节文化形态表征中，研究人员通过菌落色泽、分生孢子梗与瓶梗形态确认AMUTATROV-31等4株木霉分别呈黄绿/暗绿棉絮状、AMUPC-31产厚垣孢子奶油颗粒状、AMUPL-31粉心白缘、AMUBS-80糙白杆状、AMUPF-80蓝白荧光圈，与后续分子鉴定一致。3.2节分子鉴定显示ITS与16S序列与NCBI模式株相似度≥99%，ML与BI树均将AMUTATROV-31等归入对应Trichoderma种、AMUPL-31归Purpureocillium lilacinum、AMUPC-31归Pochonia chlamydosporia、AMUPF-80归Pseudomonas fluorescens、AMUBS-80归Bacillus subtilis，单基因位点定为推定种级。3.3节病害严重度中，侵染对照平均118个根结/株，P. lilacinum AMUPL-31的SS与CF分别降结瘤61%与48%，P. chlamydosporia AMUPC-31降54%与36%，T. harzianum与T. viride次之，B. subtilis仅降21%与8%。3.4节线虫发育繁殖中，P. lilacinum SS使卵块降44–58%、繁殖力降37–44%、未成熟雌虫降54–64%、成熟雌虫降64–77%、繁殖因子降至1.02–1.29、增殖因子降至3.18–4.27，P. chlamydosporia与两木霉次之，细菌中P. fluorescens优于B. subtilis。3.5节生长生物量产量中，无线虫时P. fluorescens SS使株高、根长、干重增9–12%，荚数/荚重/粒重增12–14%；线虫侵染下P. lilacinum SS使株高回升20–27%、粒重增21–32%，T. harzianum与T. viride SS增产量12–28%。3.6节根瘤与豆血红蛋白中，P. fluorescens SS使有效根瘤增30%、根瘤重增31%、豆血红蛋白增21%、无效根瘤降37%，木霉部分株系亦有提升。土壤种群监测显示SS处理下IMIs可在根际维持10⁶ CFU/g水平并压低J₂至对照46–66%。

讨论与结论翻译浓缩：研究人员指出本土微生物分离株（IMIs）效力优于文献中外来株系现象，印证就地分离假设；孢子悬浮液（SS）整体优于培养滤液（CF），说明活体拮抗与定殖贡献大于代谢产物单独作用；P. lilacinum与P. chlamydosporia靠卵寄生与生态位竞争直接灭线虫，Trichoderma spp.兼具拮抗与诱导防御，P. fluorescens与B. subtilis主要通过PGPR途径（产2,4-二乙酰基间苯三酚、脂肽、IAA及SAR）缓解线虫胁迫并恢复结瘤固氮；T. harzianum AMUTHZ-72与T. viride AMUTVR-61的SS因兼顾降结瘤（14–70%）与增产（12–28%）被研究人员认定为最具商业化前置潜力。结论为：自绿豆根际分离的8株本土菌中，P. lilacinum AMUPL-31与P. chlamydosporia AMUPC-31对M. incognita直接压制最强，T. harzianum AMUTHZ-72与T. viride AMUTVR-61综合农艺表现最佳，种子拌SS（4 mL kg^-1）联合常规根瘤菌可作为化学杀线剂替代方案纳入绿豆根结病综合治理。