藤黄微球菌通过诱导系统抗性抑制蚕豆黄花叶病毒感染的抗病毒活性研究

《Frontiers in Plant Science》:Antiviral activity of Micrococcus luteus against the infection of bean yellow mosaic virus in faba bean

【字体: 时间:2026年01月27日 来源:Frontiers in Plant Science 4.8

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  本研究首次报道藤黄微球菌(Micrococcus luteus)对植物病毒的抗病毒活性。通过土壤灌根和种子包衣处理,显著降低蚕豆黄花叶病毒(BYMV)感染强度(78%)和病毒积累量(70%),并激活抗氧化酶系统(SOD、CAT、APX、PPO)和防御基因(PR-1、PR-5、C3H、HCT)表达,为植物病毒病的绿色防控提供了新策略。

  
引言:植物病毒病的绿色防控新策略
植物病毒严重危害农作物生产,目前尚无商业化抗病毒制剂可用于植物病毒防治。蚕豆作为重要经济作物,易受蚕豆黄花叶病毒(Bean yellow mosaic virus, BYMV)感染,导致叶片黄化、畸形和产量损失。本研究首次探索藤黄微球菌(Micrococcus luteus)作为生防制剂对BYMV的抗病毒活性。
材料与方法:多维度验证抗病毒效果
从埃及Kafr Elsheikh地区蚕豆根际土壤分离的藤黄微球菌(GenBank登录号PV650302)通过16S rRNA鉴定。研究设置健康对照组(NC)、BYMV感染组(PC)、种子包衣处理组(SC)和土壤灌根处理组(SD),在温室和田间评估抗病毒效果。通过ELISA检测病毒滴度,测定超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶活性,并采用qRT-PCR分析防御基因表达。
结果:显著降低病毒危害并激活植物免疫
系统发育分析显示分离菌株与藤黄微球菌EHFS1株同源性达98.7%。土壤灌根处理使病害严重度降低至18.5%,病毒积累量降至0.28(30 DPI),效果优于种子包衣处理(27.9%,0.37)。藤黄微球菌处理显著提升自由基清除活性(SD组98.6%),降低过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)等氧化应激指标,同时增强SOD(0.79 μM/g FW)、CAT(0.58 μM/g FW)和过氧化物酶(POX)(0.31 μM/g FW)活性。
防御基因表达分析显示,土壤灌根处理显著上调PR-1(3.8倍)、PR-5(3.3倍)、C3H(4.1倍)和HCT(4.8倍)基因表达。田间试验证实藤黄微球菌处理恢复叶绿素含量(0.75 uE),改善植株高度(49.5 cm)、叶面积(419 cm2/株)和单株产量,逆转BYMV引起的生长抑制。
讨论:多重机制协同作用
藤黄微球菌通过诱导系统抗性(ISR)激活水杨酸信号通路,促进病原相关蛋白和多酚代谢基因表达,增强细胞壁强度和抗氧化能力。土壤灌根比种子包衣更有效,可能与根际定殖能力和持续诱导抗性有关。该研究为PGPR在植物病毒防治中的应用提供新视角。
结论:环境友好型生物防治新选择
藤黄微球菌可作为蚕豆黄花叶病毒的有效生物防治剂,通过调节植物抗氧化系统和防御基因表达实现病毒控制。未来需开展多地区长期田间试验验证其稳定性,推动其在可持续农业中的应用。
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