基于园艺废弃物堆肥茶与链霉菌AC-3协同作用的番茄疫霉菌可持续防控新策略

【字体: 时间:2026年02月14日 来源:Biological Control 3.4

编辑推荐:

  本研究针对化学农药替代难题,通过评估浓缩型园艺废弃物堆肥茶(CT1:3.5)联合链霉菌AC-3的抑菌效果,证实该组合可显著降低番茄疫霉病发病率并促进根系生长,为作物土传病害防控提供了兼具生物刺激与生防功能的绿色解决方案。

  
在全球粮食安全面临严峻挑战的当下,植物病害每年造成的作物损失高达2200亿美元,其中由疫霉菌(Phytophthora)引发的土传病害尤为棘手。这类病原菌能侵染番茄等经济作物的根、茎、叶、花、果,传统化学农药不仅易产生抗药性,还威胁生态环境。西班牙萨拉曼卡大学研究团队另辟蹊径,将目光投向“变废为宝”的园艺废弃物堆肥茶(Compost Tea, CT)——这种富含营养和微生物的提取液,能否与具有天然抑菌能力的链霉菌(Streptomyces)强强联合,成为对抗疫霉菌的“绿色武器”?
为验证这一设想,研究人员开展了两项创新实验:一是将堆肥与水的比例从常规1:5浓缩至1:3.5,发现新配方CT1:3.5的电导率、硝酸盐(NO3)和腐殖酸含量显著提升,且微生物丰度翻倍;二是从堆肥茶中筛选出对疫霉菌抑制率超50%的链霉菌AC-3,并通过宏基因组学证实其能选择性抑制卵菌而不影响木霉菌(Trichoderma harzianum)等有益真菌。温室试验中,单独使用AC-3可使番茄疫霉病发病率降低84%,而CT与AC-3联用后,病害严重度评分从3.75降至0.33,根系干重显著增加,展现出“1+1>2”的协同效应。
这项发表于《Biological Control》的研究,创新性体现在三方面:技术上,采用牛津纳米孔测序(ONT)解析堆肥茶微生物群落,发现中慢生根瘤菌(Mesorhizobium)、小单孢菌(Micromonospora)等优势菌群与抑菌功能相关;应用上,首次将浓缩型CT与特异性抑菌链霉菌联用,兼顾产品商业化需求与生态效益;理论上,揭示了卵菌与真菌细胞壁差异(纤维素vs几丁质)导致的抑菌选择性机制。该成果为城市绿化废弃物资源化提供了新路径,也为解决番茄等作物“癌症”——疫霉病提供了可落地的绿色技术方案。
研究主要技术方法包括:堆肥茶制备采用通气发酵法(5天搅拌+5天静置),通过HANNA HI 83225光度计测定NO3、PO43-等营养参数;微生物分析采用ISP2培养基分离链霉菌,牛津纳米孔测序(ONT)解析CT样本宏基因组;抑菌活性通过平板对峙法(8.5cm培养皿)评估,病原菌来自西班牙菌种保藏中心(CECT)和地区诊断中心(CRD);温室试验在无菌蛭石中进行,采用水稻接种法(Holmes and Benson, 1994)模拟自然感染。
3.1 堆肥茶理化性质与可培养微生物
CT1:3.5电导率达3.3 dS/m,腐殖酸总量9870 ppm,显著高于CT1:5。可培养细菌(2.7×107CFU/ml)、放线菌(5.0×105CFU/ml)和真菌(4.5×103CFU/ml)数量均随浓缩比例增加,证实1:3.5配方在保持微生物多样性的同时提升功能性成分浓度。
3.2 宏基因组分析
牛津纳米孔测序显示CT1:3.5的α多样性指数(Shannon 4.99)更高,优势菌群包括中慢生根瘤菌、小单孢菌、诺卡氏菌(Nocardioides)等,这些菌属与有机质降解、氮循环及生防功能相关。真菌群落以鸡油菌(Cantharellus)、镰刀菌(Fusarium)等为主,反映植物源性堆肥的微生物特征。
3.3 链霉菌AC-3体外抑菌活性
平板对峙试验表明,AC-3对6种疫霉菌抑制率32%-55%,其中对辣椒疫霉(P. capsici)抑制效果最佳。提前7天接种AC-3可使抑制率提升至98.4%,且不影响木霉菌生长,证实其抑菌选择性源于卵菌纤维素细胞壁特异性靶向机制。
3.4 生物刺激效应
CT单独或联合AC-3处理使番茄根系干重增加65%(p<0.05),但地上部生长参数无显著差异,说明CT主要通过腐殖酸和微生物代谢物促进根系发育,为植物抵御病原菌入侵提供基础。
3.5 疫霉病防控效果
联合处理(CT+AC-3)使病害发生率降至16%,严重度评分0.33,显著优于单一处理。感染植株根系干重恢复至健康水平,证实该方案兼具“防病”与“促生”双重功效。
研究结论与讨论部分强调,浓缩型CT1:3.5不仅解决传统堆肥茶运输存储难题,其富含的微生物群落(如链霉菌属相对丰度4.2%)更成为“天然菌种库”。AC-3菌株通过产生抗生素、几丁质酶等次级代谢产物,特异性破坏疫霉菌细胞壁,且与CT中其他微生物(如木霉菌)形成功能互补。该协同策略在实现84%病害防控率的同时,将园艺废弃物资源化利用率提升40%,为可持续农业提供了“以菌治菌、以废治害”的闭环解决方案。未来需在非无菌农田验证其稳定性,并解析AC-3菌株基因组以明确其抑菌代谢通路。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号