《Biological Control》：Effects of
Pseudomonas frederiksbergensis FC-17 on potato bacterial wilt and rhizosphere microbial community
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为解决马铃薯青枯病这一严重威胁全球马铃薯产业的难题，研究人员开展了关于生防菌Pseudomonas frederiksbergensisFC-17及其制备的生物有机肥（BF）对病害控制效果及根际菌群调控作用的研究。研究发现，FC-17生物有机肥能有效抑制病害，其作用主要源于其对根际土著细菌群落结构的重塑，而非依靠接种菌株FC-17本身的竞争力，这为通过优化微生物群落实现可持续病害治理提供了新策略。
马铃薯是全球重要的粮食与工业原料作物，但其生产长期受到一种名为青枯病的毁灭性土传病害的威胁。这种病害由茄科雷尔氏菌（Ralstonia solanacearum）引起，可侵染超过450种植物，导致马铃薯产量损失高达33%至90%。传统的病害管理策略，如抗病育种、农药施用等，常面临耗时长、效果不稳定或环境不友好等问题。因此，开发环境友好且高效的生物防治方法，成为农业可持续发展的重要方向。近年来，利用有益微生物（生防菌）及其制成的生物有机肥来控制病害受到广泛关注，但其具体的田间防控效果及背后的生态机制，尤其是如何影响土壤这个复杂的“微生物社会”，仍有待深入探索。
本研究发表在《Biological Control》上，旨在评估一株从患病马铃薯根际土壤中分离得到的生防菌——弗雷德里克森假单胞菌（Pseudomonas frederiksbergensis）FC-17及其制备的生物有机肥（Bio-organic fertilizer, BF）对马铃薯青枯病的防治效果，并深入揭示其通过调控根际微生物群落来抑制病害的生态学机制。
为开展研究，作者主要应用了以下几项关键技术方法：1）温室与田间实验设计：设置了包含单纯病原接种、单纯生防菌/肥料施用以及两者组合共9种处理（室外盆栽）和7种处理（田间试验）的对比实验，系统评估了不同处理对病害指数（DI）和防治效果（CE）的影响。2）定量实时荧光PCR（qPCR）技术：使用特异性引物，追踪了接种后30天内根际土壤中FC-17和病原菌M1.12的丰度动态变化。3）16S rRNA基因扩增子测序与生物信息学分析：对盆栽实验第45天的根际土壤样本进行高通量测序，通过分析Alpha多样性、主坐标分析（PCoA）、物种组成（门、属水平）及相关性等，揭示了不同处理对细菌群落结构和多样性的影响。
3.1. 温室盆栽实验中P. frederiksbergensisFC-17和R. solanacearumM1.12的动态变化**
通过qPCR分析发现，在健康土壤中单独接种FC-17后，其在根际土壤中的相对丰度在前30天迅速下降，之后趋于稳定。然而，当FC-17与病原菌M1.12共同接种时，两者在根际的丰度均低于各自的单独接种处理。这表明病原菌的存在会干扰FC-17的定殖，反之亦然。
3.2. 生物有机肥在室外盆栽实验中对病害指数的影响
室外盆栽实验结果显示，仅接种病原菌（R组）或有机肥加病原菌（OR组）的马铃薯植株病害最为严重。而预先施用FC-17菌悬液（FR和F10R组）能显著降低病害指数，并呈现浓度依赖效应（防治效果分别为39.5%和60.61%）。最为突出的是，施用FC-17生物有机肥（BFR组）能将病害指数降至最低，获得高达92.12%的防治效果，并观察到对植株生长的促进作用。
3.3. 生物有机肥在田间实验中对病害指数的影响
田间试验进一步验证了生物有机肥的防控效果。施用生物有机肥后再接种病原菌的处理（BFR和BF10R组），其病害指数显著低于仅接种病原菌的对照组（R组），防治效果分别达到70.92%和68.67%，且两种用量间无显著差异。对收获块茎的横切面观察显示，经BFR处理的块茎维管束环仅呈褐色斑点状，而R组的块茎则严重腐烂，直观证明了生物有机肥的防病效果。
3.4. 生物有机肥对FC-17定殖的影响
尽管生物有机肥展现了优异的防治效果，但qPCR检测发现，在盆栽实验接种病原菌30天后，FC-17在BFR处理中的相对丰度并未显著高于FR或F10R处理。这表明病害的抑制并非主要依赖于外源添加的FC-17菌株在根际的竞争性定殖与增长。
3.5. 生物有机肥对土壤化学性质的影响
土壤化学性质分析显示，施用（生物）有机肥（BF、BFR、OR）能将土壤pH从弱酸性（6.64）提升至中性（7.09-7.39），并增加了总氮和总磷的含量。这暗示土壤酸碱度和养分的改善可能是生物有机肥发挥作用的途径之一。
3.6. 细菌群落多样性的变化
基于16S rRNA测序的Alpha多样性分析表明，各处理间细菌群落的丰富度（Chao1指数）和均匀度（Simpson指数、Pielou指数）无显著差异。但PCoA分析显示，不同处理组的细菌群落结构存在显著分离，表明FC-17和生物有机肥显著改变了根际微生物的组成。
3.7. ASVs的主坐标分析
PCoA结果清晰地将所有接种病原菌的处理（R, OR, FR, F10R, BFR）与未接种病原菌的处理（F, BF, Control）沿第一主坐标（PCo1）分开。同时，施用FC-17的处理（BFR, FR）与仅接种病原菌的处理（R）沿第二主坐标（PCo2）显著分离，进一步证实了FC-17对根际菌群结构的重塑作用。
3.8. 细菌群落组成的变化
在门水平上，所有样本中最主要的五个门是变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteriota）、拟杆菌门（Bacteroidota）、酸杆菌门（Acidobacteriota）和疣微菌门（Verrucomicrobiota）。在属水平上，分析发现在病原菌压力下，生物有机肥处理（BFR）显著富集了鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、鞘脂菌属（Sphingobium）、溶杆菌属（Lysobacter）和异白蚁菌属（Isoptericola）等细菌属。
3.9. 细菌属与病害指数的关联
皮尔逊相关性分析显示，茄科雷尔氏菌属（Ralstonia）的丰度与病害指数呈极显著正相关。与之相反，鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）和溶杆菌属（Lysobacter）的丰度与病害指数呈负相关。这提示这些被富集的细菌属可能在抑制马铃薯青枯病中扮演了有益角色。
研究得出结论，Pseudomonas frederiksbergensisFC-17，特别是其制成的生物有机肥，能有效防控马铃薯青枯病。其核心机制并非依赖于接种菌株FC-17在根际的强势定殖与竞争，而是通过调控根际土著微生物群落，将其导向一个更具抑病性的状态。在病原菌胁迫下，生物有机肥处理特异性地富集了如鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）和溶杆菌属（Lysobacter）等与病害指数负相关的有益菌属。同时，生物有机肥通过将土壤pH调节至中性、改善养分条件，可能间接促进了抑病型微生物群落的重建。
这项研究阐明了一种由微生物组介导的生物防治新机制，强调了优化根际原位微生物群落是可持续病害管理的关键策略。研究结果不仅为理解FC-17的生防功能提供了理论基础，也为其与有机肥结合开发成商业化生物防治产品、应用于田间马铃薯青枯病的绿色防控展现了广阔前景。
