《Forests》:Dual Field Effects of Trichoderma Trunk Injections on Chestnut Trees: Suppression of Nut Rot and Enhanced Control of the Asian Chestnut Gall Wasp
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欧洲栗(Castanea sativa Mill.)正受到新发真菌病原 Gnomoniopsis castaneae(栗褐腐病原)与破坏性入侵害虫栗瘿蜂(Dryocosmus kuriphilus)的共同威胁。研究人员在意大利托斯卡纳两个栗产区评估了由哈茨木霉
欧洲栗(Castanea sativa Mill.)正受到新发真菌病原 Gnomoniopsis castaneae(栗褐腐病原)与破坏性入侵害虫栗瘿蜂(Dryocosmus kuriphilus)的共同威胁。研究人员在意大利托斯卡纳两个栗产区评估了由哈茨木霉(Trichoderma harzianum)、绿色木霉(T. viride)和深绿木霉(T. atroviride)组成的多种木霉生物防治制剂经树干注射(endotherapy)的成效。试验采用春季单次施用或秋季加春季两次施用,考察对褐腐、栗瘿蜂及其寄生蜂 Torymus sinensis、主要食果昆虫的影响。树干注射使未处理树 48.1%–61.7% 的 G. castaneae 发生率降至处理树 16.6%–28.1%;两次施用策略可提高 D. kuriphilus 幼虫死亡率、降低芽侵染并增强 T. sinensis 寄生率。结果表明,树干注射木霉是可同时抑制栗褐腐并支持栗瘿蜂生物防治的有效、环境可持续工具。
研究背景方面,欧洲栗(Castanea sativa Mill.)在地中海欧洲承担果实与木材生产及生物多样性维持等生态系统服务。栗园面临栗瘿蜂(Dryocosmus kuriphilus,一种入侵膜翅目害虫,在营养器官形成虫瘿并削弱光合与结实)和栗褐腐病原 Gnomoniopsis castaneae(具内生、腐生与机会致病生活史的子囊菌)的双重压力。传统合成杀菌剂与杀虫剂在森林生态系统受法规限制,亟需低影响替代技术。木霉(Trichoderma,一类拮抗微生物,可通过重寄生、营养竞争和诱导系统抗性(ISR,induced systemic resistance)发挥作用)与树干注射(endotherapy,将活性物直接送入维管系统的给药方式)因此成为可持续栗树保护的重要方向。
研究人员在意大利托斯卡纳东北部 Raggiolo 与 Marradi 两个栗产区的传统栗园开展田间试验,用哈茨木霉(Trichoderma harzianum)、绿色木霉(T. viride)和商品制剂来源的深绿木霉(T. atroviride)按 1:1:1 配成 108 分生孢子/mL 悬液,经 BITE 系统钻孔免压注入主干木质部,评价对 G. castaneae、D. kuriphilus、寄生蜂 Torymus sinensis 及食果昆虫的影响,并得出树干注射木霉可降褐腐、改栗瘿蜂—寄生蜂互作但不控内部食果虫的结论,相关论文发表于《Forests》。该研究意义在于把木霉生物防治与维管内给药结合,为多功能农林系统提供兼顾病原与害虫的可持续方案。
主要关键技术方法上,研究人员在 Raggiolo 两片栗园于 2022 年春季单次注射,每园处理树与对照树各 20 株;在 Marradi 于 2023 年秋与 2024 年春对 10 株处理树、10 株对照树两次注射,分组时匹配胸径与栗瘿蜂侵染水平。采样包括虫瘿与枝条解剖计数、坚果室内分离与解剖、病原 ITS 区分子鉴定,以及广义线性混合模型(GLMM,generalized linear mixed model)等统计分析,样本队列来自托斯卡纳 Raggiolo 与 Marradi 传统栗园。
研究结果部分,3.1 Raggiolo 2021—2022 单次注射对栗瘿蜂的效应:通过虫瘿解剖与 GLMM 分析发现,单次注射未显著减少虫瘿数,CG1 处理与对照死亡率无显著差异,CG2 处理树死亡率低于对照但不显著;但寄生蜂 Torymus sinensis 寄生率在两地处理树均高于对照,说明木霉处理更利于寄生蜂而非直接杀死栗瘿蜂。
3.2 Marradi 2023—2024 双次注射对栗瘿蜂的效应:通过秋、春两次处理前后采样得出,处理后栗瘿蜂幼虫死亡率在处理树为 14.8%、对照为 2.8%,越冬侵染芽数处理树更低,且 2024 年处理树寄生率高于对照,表明双次注射可增强直接有害效应与间接生物防治。
3.3 木霉处理对栗坚果害虫的效应:通过坚果解剖鉴定 Cydia、Pammene、Curculio 等幼虫得出,处理与未处理树坚果害虫侵染率无显著差异,木霉树干注射不影响后期食果昆虫。
3.4 木霉处理对 Gnomoniopsis castaneae 的效应:通过表面消毒、PDA 分离、ITS 测序与 χ2 检验得出,三处试验中处理树发病率 28.1%、24.2%、16.6%,均低于对应未处理树 50.5%、48.1%、61.7%,Marradi 双次处理效果最强。
讨论部分总结,研究人员指出树干注射可靶向递送木霉,通过重寄生、抗菌代谢物、营养竞争与宿主诱导抗性压制 G. castaneae;秋季处理可能让木霉定殖新生芽并暴露越冬天幼虫于真菌代谢物或防御蛋白下,从而提升 D. kuriphilus 死亡率。对食果蛾类与象甲无效,可能与维管运输在营养梢与生殖果实间时空分配不同有关。木霉还可能改变栗树挥发物(VOC,volatile organic compound)而提高 Torymus sinensis 访寻效率,但文中未做代谢组与行为学验证。双次施用比单次更能延续定殖与防控,但木霉体内持久性、菌株贡献与注射操作本身效应尚需分子追踪与空白载体对照来厘清。
结论部分翻译为:总体而言,研究人员的发现表明,树干注射木霉制剂是针对褐腐病原 Gnomoniopsis castaneae 与栗瘿蜂 Dryocosmus kuriphilus 的一种有前景的可持续策略。然而,直接拮抗与诱导宿主抗性各自的相对贡献仍需进一步阐明。未来研究应聚焦优化施药时机与频次,以在森林条件下最大化成效。此外,木霉在森林生态系统的应用虽具潜力,但长期田间表现尚未被充分记录;需要将病虫害抑制与木霉在植株内活力及时间定殖整合的多年度研究,以理解其持续性与保护寿命。