发酵优化提高了Letendraea sp. SX 36菌株对抗Colletotrichum nymphaeae真菌的抗真菌代谢产物的产量

苹果炭疽病防治新资源：从200份土壤样本中筛选出Letendraea sp. SX 36拮抗菌株，通过正交设计和响应面法优化发酵条件，使抑菌率从68.25%提升至86.51%，对12种病原真菌均有效，且发酵液低浓度下可促进苹果生长并降低病害损失至5.15%。

　　

孙晓旭|穆罕默德·易卜拉欣|王晓梅

吉林农业大学植物保护学院，长春130118，中国

摘要

苹果炭疽病由Colletotrichum属真菌引起，是一种对苹果生产具有毁灭性的真菌病害。在本研究中，我们从土壤中分离出了200株真菌菌株，并通过平板对峙试验筛选出了6株具有强拮抗活性的菌株。其中，SX 36菌株被鉴定为Letendraea属，其对Colletotrichum nymphaeae的抑制率最高（68.25%）。通过单因素实验、正交设计和响应面方法优化了SX 36的发酵条件，预测其抑制率为85.56%，实验验证结果为86.51%，比优化前提高了18.36%。SX 36还对包括Alternaria alternata、Botrytis cinerea和Phoma arachidicola在内的12种病原真菌表现出广谱抗性。低浓度发酵液促进了苹果的生长，提高了植株高度、根长、茎径和生物量以及种子发芽率。盆栽实验进一步证实了其有效性，病害控制率达到94.85%。这些结果表明，SX 36是可持续生物控制苹果炭疽病的有希望的候选菌株，为其大规模生产生物农药奠定了基础。

引言

苹果炭疽病主要由C. nymphaeae（同义词C. gloeosporioides复合群）引起，是全球苹果生产中最具破坏性的病害之一。该病表现为果实凹陷、叶片早落和枝条溃疡，导致产量大幅下降和果实品质降低，尤其是在潮湿的生长季节。在中国，如果没有适当的管理措施，大规模苹果生产区的病害发生率可达到30-60%，产量损失可超过40%（Chen等人，2022年）。苹果炭疽病的经济影响不仅限于作物损失，还关系到苹果的市场价值和出口能力，因此开发有效的可持续控制措施至关重要（Boeckman等人，2025年）。目前用于病害控制的主要化学杀菌剂是三唑类和嘧菌酯类（Lalík等人，2021年）。尽管这些杀菌剂在受控条件下可以抑制炭疽病，但长期使用会导致Colletotrichum菌株产生抗性，使其难以控制（Yin等人，2023年）。此外，化学杀菌剂的使用引发环境问题，其残留物可能残留在果实上，对人类健康和环境构成风险。物理控制技术（如果实热处理或分生孢子热灭活）无法在大规模田间应用，因此迫切需要寻找高效且可持续的病害控制方法（Chechi等人，2019年）。因此，环保、有效且可扩展的解决方案需求迫切。

基于微生物的生物控制为苹果炭疽病提供了一种有前景的方法。拮抗性真菌和细菌可以通过多种方式抑制病原体，包括竞争营养物质、产生抗菌化合物以及诱导宿主植物的系统抗性（Szpyrka等人，2025年）。其他属如Trichoderma、Bacillus和Pseudomonas也显示出对Colletotrichum属的显著体外抗性，抑制率可达48-82%（Hernandez Castillo等人，2020年）。尽管取得了这些进展，但在田间条件下由于环境压力、制剂不稳定性和果园中微生物群落的复杂相互作用，仍面临严重的挑战（Poveda & Eugui，2022年）。此外，大多数生物控制研究仅关注病原体的抑制作用，而忽略了其他益处，如促进植物生长，这可能提高果园的整体生产力和抗性（Chen等人，2025年；Wu等人，2024年）。

利用未探索生态位中的新微生物菌株是生产有用且可持续生物控制剂的有效策略。适应压力或具有竞争力的微生物通常具有独特的代谢特性、更强的拮抗活性以及耐受田间条件变化的能力（Mikiciuk等人，2024年），这使它们在生物控制和植物生长方面都很有用。然而，其实际应用往往受到低生物量产生、代谢产物合成不规律和发酵效率低等因素的限制（Kim等人，2024年）。因此，优化发酵条件是一个重要过程，可以最大化生物活性化合物的产生并提高潜在生物控制菌株在田间条件下的功能表现（Yadav等人，2024年）。这种优化可以提高菌株的效果，并有助于将实验室结果转化为实际的田间应用，从而促进下一代微生物生物农药的可持续发展（Zhang等人，2023年）。

鉴于这些挑战，我们系统地设计了一项研究，评估从土壤样本中分离出的新真菌菌株Letendraea sp. SX 36对C. nymphaeae的拮抗活性，并优化发酵条件以增强病原体抑制和促进植物生长的能力。此外，还测试了SX 36对12种其他常见于果实或叶部病害的植物病原真菌的抑制作用。这种广谱评估旨在评估SX 36的生态多样性和整体拮抗潜力，为其对C. nymphaeae的活性提供基准。通过结合微生物发现和发酵优化，本研究提供了一种兼具病害抑制和生长促进的双功能策略，不仅扩大了潜在生物控制剂的范围，还通过减少对化学杀菌剂的依赖和提高生态韧性支持了可持续的苹果生产。本研究的结果可为下一代生物控制剂的未来发展提供指导，促进全球高效、有韧性和可持续的苹果栽培系统。

部分摘要

真菌菌株和培养基

C. nymphaeae, C. scovillei, C. orbiculare, Sclerotinia scleroriorum, Fusarium graminearum, Rhizoctonia solani, F. solani, C. higginsianum, F. proliferatum, A. alternata, B. cinerea, P. arachidicola, F. oxysporum, Letendraea属菌株均由吉林农业大学植物病害研究所提供。不同的培养基经过制备和优化，以评估不同营养和环境因素的影响。使用马铃薯葡萄糖琼脂（PDA）培养基进行实验。

拮抗性真菌的筛选

我们从土壤中分离并纯化了200株真菌菌株。初步筛选后，发现C 7、C 33、C 89、C 93、C 115和SX 36菌株具有明显的抑制圈，其抑制圈直径≥25毫米。在重新筛选中，C 33、SX 36、C 93和C 115菌株的抑制率超过60%（图1；表1）。通过鉴定，我们发现了一些具有生物控制效果的病原菌株，并重点关注那些潜力尚未明确的菌株。

讨论

本研究确定Letendraea sp. SX 36是有效对抗C. nymphaeae的抗菌代谢物的来源。通过发酵优化，我们显著增强了其发酵液的拮抗活性，同时表现出广谱抗真菌和促进植物生长的特性。这些发现将我们在微生物生物控制和发酵科学领域的成果置于更广泛的背景下。

SX 36发酵液对的初始抑制率

结论

总之，本研究确定Letendraea sp. SX 36是高效的抗菌代谢物生产者。我们成功优化了其发酵过程，显著增强了这种代谢物的产生。结果表明，该发酵液在特定剂量下对关键病原体具有显著的抑制作用并促进植物生长。然而，将“抗菌化合物的来源”与“生物控制剂”区分开来对于理解这些结果至关重要。

CRediT作者贡献声明

王晓梅：监督、概念设计。穆罕默德·易卜拉欣：软件、方法论。孙晓旭：写作——审稿与编辑、初稿撰写、数据管理

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。

资金来源

本研究得到了国家重点研发项目（编号：JLARS-2025-120206;2016YFD0201004;2018YFD0201206; 2016YFD0200708）的支持。

利益冲突声明

所有作者（孙晓旭^a、穆罕默德·易卜拉欣^b、王晓梅^a）声明没有利益冲突。