《Viruses》：Bacteriophages Targeting an Emerging Pantoea spp. for Rice Disease Biocontrol
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由泛菌属（Pantoea）引起的细菌性植物病害已成为全球水稻种植的严重威胁，可导致细菌性叶枯病和谷粒腐烂等破坏性病害。由于抗生素耐药性的不断增加以及化学农药对环境的危害，基于噬菌体的生物防治提供了一种有前景且环境友好的替代方案。在本研究中，研究人员利用一株新鉴
由泛菌属（Pantoea）引起的细菌性植物病害已成为全球水稻种植的严重威胁，可导致细菌性叶枯病和谷粒腐烂等破坏性病害。由于抗生素耐药性的不断增加以及化学农药对环境的危害，基于噬菌体的生物防治提供了一种有前景且环境友好的替代方案。在本研究中，研究人员利用一株新鉴定出的宿主菌——基于16S rRNA基因测序确定的泛菌属（Pantoea sp.）分离株2，从泰国受感染稻田中分离并鉴定了一种新型噬菌体。透射电子显微镜（TEM）观察显示，这些噬菌体属于尾噬菌体纲（Caudoviricetes）：噬菌体vB_PS-10呈长尾病毒样形态型，而噬菌体vB_LX1呈肌尾病毒样形态型。vB_PS-10的一步生长曲线分析揭示了双相增殖模式，潜伏期为30分钟，裂解量为10 PFU/细胞。体外裂解试验表明，vB_PS-10能显著抑制细菌生长，12小时后使宿主细胞减少4个对数数量级（4 log CFU/mL）。稳定性试验显示，vB_PS-10在较宽的pH范围（6.0–10.0）内高度稳定，并在热带田间温度（35–45 °C）下具有耐受性，但对UV-C辐射和直射阳光敏感。最后，离体叶片试验验证了其在植物体内的生物防治效果，显示噬菌体vB_PS-10显著降低了病害严重度，将病斑发展限制在仅13.8% ± 4.37%，而仅病原菌处理的对照组在7天后病斑几乎覆盖全部叶片。这些研究结果表明，噬菌体vB_PS-10作为可持续生物防治剂，在治理水稻生产中新兴泛菌属病害方面具有巨大潜力。
水稻（Oryza sativa L.）是全球半数以上人口的主要粮食来源，稳定的水稻生产对保障全球粮食安全至关重要。然而，水稻种植持续遭受多种植物病原菌的威胁，导致全球范围内严重作物减产。近年来，泛菌属（Pantoea）细菌已成为水稻健康的重要威胁，诸如菠萝泛菌（Pantoea ananatis）等泛菌种可引起细菌性谷粒腐烂、叶枯病、条纹病、斑点病、茎腐病和果腐病、顶部节坏死以及谷粒变色等极具破坏性的病害，严重降低全球稻谷产量和加工品质。
目前治理稻田泛菌感染面临重大挑战，现有管理策略高度依赖化学农药和抗生素，但大量化学药剂的使用导致细菌群体耐药性迅速发展。此外，化学残留对环境健康构成严重风险，破坏非靶标生态系统，并与可持续农业实践相悖。因此，亟需开发环境友好、高度特异性的替代策略来控制水稻新发细菌性病害。
噬菌体（phage）作为一种靶向生物防治剂提供了有前景的解决方案。噬菌体是细菌病毒，能够特异性识别并杀死宿主细菌，而不会伤害周围有益微生物组或真核宿主。与传统化学药剂相比，噬菌体生物防治具有显著优势，包括能在感染部位自我复制以提供持续治疗效果，以及高特异性可保护水稻叶际和根际的有益微生物群落。尽管噬菌体疗法已在防治水稻其他重要病原菌（如稻黄单胞菌 Xanthomonas oryzae）方面取得显著成功，但针对水稻致病性泛菌属的噬菌体研究仍十分有限。成功的生物防治需要分离具有强裂解活性且能在田间环境条件下保持稳定性的新型噬菌体。
本研究描述了一株靶向致病性泛菌属的新型噬菌体的分离与特征鉴定。研究人员评估了其形态学和生理学特性，包括热稳定性和pH稳定性，并在体外和植物体内评估了其对泛菌属菌株的裂解效果。研究结果表明，该噬菌体具有作为有效且可持续的生物防治剂来减轻水稻生产泛菌属病害的潜力。
在材料与方法部分，研究人员使用来自泰国 Surin 省 Mueang 区和 Nakhon Ratchasima 省 Phimai 区的稻田土壤、水、干稻茬、干根和干稻叶样本，以泛菌属分离株2为宿主进行富集培养，通过双层琼脂噬斑法分离纯化出两株噬菌体vB_PS-10和vB_LX1。采用透射电子显微镜观察形态，通过一步生长曲线分析复制动力学，并在不同pH、温度、UV-C辐射和自然阳光下测定环境稳定性。进一步通过离体叶片试验评估其在植物体内的生物防治效果。
在结果部分，研究取得以下主要发现：
3.1 细菌宿主分离株的 taxonomic 验证：基于16S rRNA基因部分序列的BLASTn分析显示，宿主分离株与 Pantoea agglomerans、Pantoea brenneri 和 Pantoea graminicola 具有最高序列同源性，但一致性仅为94.05%–95.66%，低于原核生物物种界定阈值98.65%，因此将该菌株保守命名为 Pantoea sp. isolate 2，提示其可能代表泛菌属内的一个新种。
3.2 噬菌体的分离与纯化：从Surin省土壤样本中获得一株形成清晰噬菌斑的裂解性噬菌体vB_PS-10，滴度达约10? PFU/mL；从Nakhon Ratchasima省农业样本中获得另一株噬菌体vB_LX1，滴度约为10? PFU/mL。研究人员选择vB_PS-10进行后续深入表征，因其具有更优的增殖效率和体外裂解能力。
3.3 透射电子显微镜形态学特征：vB_PS-10呈长尾病毒样形态型，具有直径约48.27 ± 1.59 nm的二十面体头部和长约129.29 ± 6.69 nm的长而柔韧的非收缩尾；vB_LX1呈肌尾病毒样形态型，具有直径约44.10 ± 1.54 nm的多边形头部和长约105.89 ± 2.49 nm的刚直收缩尾。两者均属于尾噬菌体纲（Caudoviricetes）的双链DNA有尾噬菌体。
3.4 vB_PS-10的生长动力学：一步生长曲线显示其潜伏期约30分钟，裂解量为10 PFU/感染细胞。有趣的是，该噬菌体呈现双相增殖模式，在进入平台期前出现两次连续的滴度上升，最终病毒浓度稳定在约7.2 log PFU/mL。这种二次上升现象归因于封闭体外系统中第一轮裂解释放的后代噬菌体立即感染邻近未感染宿主细胞。
3.5 体外裂解效率与细菌生长抑制：在感染复数（MOI）为1.085时，经噬菌体处理的细菌培养物在600 nm处的光密度值较未感染对照组显著降低，且活菌计数显示，12小时后宿主细菌群体较未处理对照减少约4 log CFU/mL，证实vB_PS-10具有强效且快速的体外裂解活性。
3.6 pH和热稳定性特征：vB_PS-10在pH 6.0–10.0范围内高度稳定，在pH 2.0下完全灭活，在pH 4.0–5.0时存活率仅下降15%–18%，在pH 3.0时下降36%，在pH 12.0时下降25%，表明其在碱性条件下比酸性条件具有更高结构稳定性。热稳定性方面，该噬菌体在4 °C、35 °C和45 °C下暴露1小时仍保持稳健活性，但在65 °C下随时间显著降解，60分钟后下降35%，说明其对极端高温敏感，但能耐受热带田间典型温度。
3.7 UV辐射和自然阳光下的稳定性：由于vB_PS-10具有双链DNA基因组，其对UV-C辐射高度敏感，连续暴露10分钟后活性噬菌体滴度下降33%；在自然阳光下暴露3小时（环境温度45–47 °C）后，活性滴度显著下降约3 log PFU/mL，表明太阳辐射和高温的组合对病毒粒子长期稳定性具有破坏性影响。
3.8 离体叶片生物防治效果：在离体水稻叶片试验中，仅接种Pantoea sp.的叶片在7天后表现出典型的细菌性叶枯病和局部坏死斑，病变覆盖面积达89.87% ± 8.99%；而经vB_PS-10共处理的叶片，病斑发展被显著限制，仅占叶片面积的13.8% ± 4.37%（p < 0.05），证实了该噬菌体在植物组织内有效抑制宿主细菌感染并减轻叶枯病症状发展的能力。
讨论部分指出，宿主菌株Pantoea sp. isolate 2的16S rRNA基因序列相似性低于98.65%的物种界定阈值，表明其代表泛菌属内一个先前未表征的新种，反映了热带水稻生态系统中植物病原细菌及其噬菌体的隐蔽多样性。vB_PS-10和vB_LX1分别属于长尾病毒样和肌尾病毒样形态型，这种多样性为未来噬菌体鸡尾酒制剂提供了优良候选菌株。vB_PS-10展现的广pH耐受性（6.0–10.0）和对35–45 °C田间高温的适应性与其在泰国热带稻田的应用场景高度契合，但其对UV辐射的敏感性是农业噬菌体疗法中公认的瓶颈。为此，未来田间应用需结合脱脂牛奶、蔗糖或生物聚合物封装等天然防晒保护载体。离体叶片试验结果进一步验证了vB_PS-10在植物体内的实用效力，与已有泛菌噬菌体PanM1EGY在块茎、鳞茎和蒜瓣中抑制软腐病的报道以及噬菌体Φ在田间抑制水稻颖壳褐变的效果一致。
研究结论表明，噬菌体vB_PS-10可作为有效生物防治剂，用于治理水稻种植中破坏性的泛菌属病害。该噬菌体具有优良的增殖效率，可稳定获得高滴度；在宽pH范围和热带田间温度下表现出良好的生物学稳定性，尽管在UV-C辐射和直射阳光下其存活率略有下降；同时，体外裂解性能和离体叶片试验验证了其实用价值，能有效减轻水稻病害。未来的研究将在模拟和实际田间水稻生态系统中全面评估该噬菌体在多变真实农业条件下的生物防治效果。
