色变假单胞菌 QNF3 通过直接抗真菌活性、诱导果实系统性抗性以及对微生物组的调控防治桃采后褐腐病

《Food Bioscience》：Pseudomonas lurida QNF3 controls postharvest brown rot of peach through direct antifungal activity, induction of systemic resistance in fruit, and modulation of the microbiome

　　

摘要

由M. fructicola引起的褐腐病是桃果实采后的重要病害，造成显著的经济损失。目前对该病的防治高度依赖化学杀菌剂，亟需开发高效、绿色、环保的防控手段。本研究表明，一株内生菌Pseudomonas lurida QNF3（简称QNF3）能有效防治该病害。体外试验显示，QNF3的无细胞上清液、菌体悬浮液和发酵培养液对M. fructicola菌丝生长的抑制率分别达到92%、82%和94%。体内试验表明，QNF3对采后桃果实褐腐病具有极高的防控效果，抑制率高达76%~94%。此外，QNF3提高了桃果实的总可溶性固形物（TSS）与滴定酸度（TA）的比值（TSS/TA比值），并保持果实硬度。RNA-seq分析揭示，QNF3显著上调了桃果实苯丙烷生物合成途径中的关键基因，同时增强了苯丙氨酸解氨酶和过氧化物酶等酶活性，从而增加了总黄酮、总酚类和木质素等抗真菌物质的含量。此外，QNF3重塑了桃果实中的细菌群落，显著改变了微生物群落结构。线性判别分析效应量（LEfSe）分析显示，在联合接种组（QNF3 + M. fructicola）中，Pseudomonas属为主要优势属，我们从该组中分离出一株Pseudomonas koreensis QNF12，其对M. fructicola表现出强效的抗真菌活性。这些发现表明，QNF3通过直接抑制病原菌、诱导桃果实防御系统以及与有益细菌群落的富集相关来防治桃果实褐腐病。

引言

桃（Prunus persica）是中国最具经济价值的重要核果类作物之一，在农业经济和农村生计中发挥着重要作用。然而，引起褐腐病的真菌病原菌M. fructicola对采前和采后桃果实构成了严重威胁。该病害造成的采后损失可超过50%（Chen等，2024a），严重时高达80%（Chen等，2024b），导致大量减产。

目前，桃褐腐病的防治主要依赖化学杀菌剂的应用。然而，长期使用和大量施用这些化学药剂导致了严重的负面影响，主要是M. fructicola群体中杀菌剂抗性的产生。例如，甲基苯并咪唑卡巴特（MBC）类杀菌剂曾广泛使用，但由于抗性普遍存在，其应用已大幅减少（Gura等，2023）。同样，脱甲基抑制剂（DMI）类杀菌剂虽然仍被广泛使用，但也面临着抗性出现的问题（Wesche等，2025）。MBC杀菌剂抗性由β-微管蛋白基因的H6Y和E198A等突变赋予，在某些地区普遍存在（Gura等，2023；Ke等，2022）。DMI杀菌剂抗性则与MfCYP51基因的过度表达或G461S等点突变有关，也对防治效果构成严重威胁（Li等，2024；Wesche等，2025）。此外，新的抗性机制也在不断出现，包括MfOs-1组氨酸激酶基因的点突变（A307V和G462S），在中国田间分离株中首次被发现对二硝灵具有抗性（Long等，2025）。这些挑战，连同监管压力和环境担忧，凸显了对高效、安全、环保防控策略的迫切需求。

有前景的替代方案包括生物防治剂、植物和微生物来源的天然化合物以及配合创新递送系统的物理诱导方法。例如，链霉菌Streptomyces virginiae菌株XDS1-5对M. fructicola表现出强烈的拮抗活性，通过破坏病原菌细胞膜，显著降低了桃果实上的褐腐病发生（Chen等，2024a）。酵母Wickerhamomyces anomalus也通过竞争营养和空间展现出广谱生物防治潜力，同时增强了桃果实的防御酶（如PPO和POD）以及抗氧化系统（Zhou等，2024）。Bacillus subtilis（商品名Theia）在田间试验中对桃和油桃由M. fructicola引起的花腐病的防治效果与合成杀菌剂丙环唑具有统计上的等效性（Wesche & Schnabel，2026）。在天然化合物方面，由Streptomyces lincolnensis菌株JCP1-7产生的挥发性化合物桉叶素通过靶向真菌过氧化氢酶基因MfCat2，有效抑制了M. fructicola的分生孢子形成，在体内试验中取得了高防控效果（Chen等，2024b）。在阿根廷的18种本土植物的69种提取物中，约36%对M. fructicola表现出强效的抗真菌活性（Stegmayer等，2022）。核果类中发现的酚类和三萜类化合物，如绿原酸和白桦脂酸，也能调节Monilinia属的毒力基因表达（Mustafa等，2023）。物理诱导和创新递送系统也已被探索应用。壳聚糖处理通过调节细胞壁修饰和病原菌感知相关基因来启动桃果实的防御反应（Tsalgatidou等，2024）。一种新型负载1-辛烯-3-醇的琼脂/结冷胶水凝胶能有效抑制桃果实上的褐腐病和软腐病（Wang等，2023）。将天然霉素（一种微生物代谢物）包裹在玉米醇溶蛋白-酪蛋白复合纳米颗粒中，改善了其分散性，并对涂覆桃上的M. fructicola表现出更优的防治效果（Xu等，2023）。一种含有富含苯丙烷类化合物的银杏叶提取物的环保型海藻酸钠涂膜也能减少桃果实由M. fructicola引起的腐烂（Mou等，2023）。这些多样化的策略共同凸显了非化学方法防治桃褐腐病的潜力。其中，利用Pseudomonas属细菌进行生物防治受到了特别关注。

具体而言，近期研究聚焦于P. chlororaphis和P. protegens，通过多种机制展现出显著潜力。例如，内生菌P. protegens菌株QNF1的挥发性有机化合物（VOCs）通过抑制真菌病原相关基因，强效抑制了M. fructicola的菌丝生长，并减少了采后桃果实上的褐腐病（Huang等，2024）。P. chlororaphis菌株AFS009的代谢物，特别是含有吡咯硝基丁酸的化合物，显著下调了M. fructicola中与脱甲基抑制剂（DMI）杀菌剂抗性相关的MfCYP51基因的表达，使得这些细菌代谢物与低剂量DMI杀菌剂（如丙环唑）联合使用时，对DMI抗性分离株具有协同增效作用（Wesche等，2025；Wesche等，2024）。此外，田间试验表明，P. chlororaphis制剂（Howler EVO）与半标签剂量的化学杀菌剂丙环唑混合使用，可协同提高油桃花腐病和褐腐病的防治效果（Wesche等，2026）。这些研究共同凸显了所评估方法防治桃褐腐病的潜力，对于减少或替代化学农药、实现绿色防控具有重要意义。

在我们前期的研究中，我们从中国韭菜（Allium tuberosum）中分离出一株内生菌P. lurida QNF3（简称QNF3），发现其具有强效的抗真菌活性（Huang等，2026）。本研究旨在将这一生物防治潜力拓展到防治由M. fructicola引起的桃果实褐腐病，并阐明其内在机制。具体而言，我们考察了（i）QNF3对菌丝生长的直接抑制作用，（ii）QNF3对桃果实防御反应的诱导作用，以及（iii）QNF3处理后桃果实内生细菌群落结构的调节作用。本研究为QNF3防治桃褐腐病的生物防治机制提供了见解，为开发采后桃果实可持续病害管理策略提供了理论基础。

章节片段

植物材料与微生物培养

桃果实（P. persica品种'青州蜜桃'）在商业成熟期采自中国山东省安丘市。选择果实大小均匀、无可见病害或机械损伤的果实。果实首先用清水清洗，然后浸入75%乙醇中进行表面消毒并风干。为去除残留乙醇，果实再用无菌蒸馏水冲洗一次并再次风干后使用。生物防治菌株Pseudomonas lurida QNF3（CGMCC编号）

QNF3抑制M. fructicola菌丝生长

以无细胞上清液（图1A）、菌体悬浮液（图1B）或发酵培养液（图1C）形式施用时，QNF3均对M. fructicola的菌丝生长表现出抑制作用。

在对照组中，真菌菌落从第1天开始生长并迅速扩展。相比之下，QNF3处理组的菌落生长受到延迟且呈浓度依赖性的抑制。第5天时，对照组的菌丝直径达到5.32 cm。用QNF3培养液的上清液处理

讨论

本研究提供了证据表明QNF3是防治桃果实M. fructicola引起的褐腐病的有效生物防治剂。我们的结果表明，QNF3通过多效机制发挥防治作用，包括直接拮抗、诱导寄主防御反应和重塑果实微生物群落（图6），从而实现显著的病害抑制和品质保持。

Pseudomonas属是已确立的生物防治剂来源，具有

结论

QNF3能有效抑制M. fructicola的生长，并有效防治桃采后褐腐病。其生物防治机制涉及三个主要方面：（1）直接抗真菌活性；（2）通过上调苯丙烷生物合成途径的关键基因、增强PAL和POD活性以及积累抗真菌物质，诱导桃果实产生系统抗性；（3）调节果实微生物组，以有益属的富集为特征。

CRediT作者贡献声明

刘娟：验证、方法学、调查研究、数据整理。刘一帆：调查研究、形式分析、数据整理。王涵婷：可视化、调查研究。黄永红：写作—审稿与编辑、写作—原稿撰写、监督、经费获取、形式分析、概念构思。段艳新：监督、经费获取

利益冲突声明

作者声明不存在任何已知的经济利益冲突或个人关系，这些情况可能影响本文所报告的工作。

数据可用性

本研究产生的原始测序数据已存入中国国家生物信息中心（CNCB）的基因组序列档案（GSA），登录号为CRA044367。

利益冲突声明

? 作者声明不存在任何已知的经济利益冲突或个人关系，这些情况可能影响本文所报告的工作。

致谢

本研究得到了山东省重点研发计划（农业种子工程）（2025LZGC041）、国家自然科学基金（31471864）和山东省自然科学基金（ZR2024MC056）的资助。

黄永红|刘娟|刘一帆|王涵婷|段艳新

青岛农业大学园艺学院，山东青岛266109，中国