《Scientific Reports》：The effect of biological control on mycotoxin concentrations and the mycobiome in durum wheat grain and stems
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本研究为解决硬粒小麦连作导致的镰刀菌赤霉病（FHB）及谷物真菌毒素污染问题，研究人员探讨了汉逊德巴利酵母（Debaryomyces hansenii）的生物防治效果。结果表明，两次施用D. hansenii可使FHB严重程度降低79.9%，并将谷物中脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）含量降低高达59.9%。该研究为小麦病害的绿色防控提供了重要依据。
在全球粮食安全面临挑战的背景下，硬粒小麦的健康生长至关重要。然而，这种作物常常受到镰刀菌属（Fusarium）真菌的侵扰，导致严重的赤霉病（Fusarium head blight， FHB）。FHB不仅直接造成作物减产，其病原菌产生的真菌毒素，如脱氧雪腐镰刀菌烯醇（deoxynivalenol， DON），更会污染谷物，威胁人畜健康。尤其令人头疼的是，当硬粒小麦在同一地块连续种植时，病害往往会加剧，出现茎秆坏死等现象，严重影响农业的可持续生产。传统的化学农药防治不仅可能带来环境风险，还面临病原菌产生抗药性的挑战。因此，寻找绿色、高效的生物防治方法，成为科学家们努力的方向。在此背景下，一项探索利用天然酵母菌防治小麦病害的研究应运而生，其成果发表在《Scientific Reports》上。
为了探究生物防治的潜力，研究人员设计了一项田间试验。他们使用了从谷物中分离出的特定酵母菌株——汉逊德巴利酵母（Debaryomyces hansenii），将其作为生物防治剂，在硬粒小麦生长的关键时期进行了两次喷洒处理。研究团队采用了高通量测序（next-generation sequencing， NGS）技术对小麦籽粒和茎秆中的真菌群落（真菌组）进行了全面分析，以评估生物处理对整体菌群结构的影响。同时，通过传统培养分离和化学分析，测定了不同处理下镰刀菌病原体的流行率以及谷物中DON毒素的含量。
赤霉病严重程度与真菌毒素含量显著降低
研究结果显示，生物防治处理对控制赤霉病显示出显著效果。与未处理的对照组相比，两次喷洒D. hansenii使赤霉病的严重程度降低了79.9%。更重要的是，尽管镰刀菌在谷物中的定殖率并未因生物处理而显著减少，但谷物中主要的镰刀菌毒素DON的含量却大幅下降了59.9%。这表明，D. hansenii可能通过某种机制抑制了镰刀菌产生毒素的能力，而不仅仅是杀死或排除病原菌本身。
真菌群落结构发生改变
通过对真菌组（mycobiome）的NGS分析，研究人员得以窥见微观世界的复杂变化。分析共鉴定出8种来自镰刀菌属（Fusarium）和赤霉病菌属（Gibberella）的物种，它们占所有可操作分类单元（operational taxonomic units， OTUs）总数的27.8%。同时，还发现了25种酵母菌，占总OTUs的2.4%。生物防治处理并未减少与优势镰刀菌种和枝顶孢属（Alternaria）相关的OTU数量，但却显著增加了与本土酵母菌（autochthonous yeasts）相关的OTU数量。这意味着，D. hansenii的引入可能促进了土壤或植物表面原有有益酵母菌群的增殖，从而改变了微生物群落的生态平衡。
明确了硬粒小麦坏死的病因
研究还解决了另一个实际问题：硬粒小麦连作后出现的坏死现象究竟由何引起？通过病原学分析，研究人员确定，坏死主要是由镰刀菌属真菌引起的，其中F. avenaceum是主要的致病种。这为针对性防治提供了明确的靶标。
综上所述，本研究得出核心结论：施用汉逊德巴利酵母（Debaryomyces hansenii）能够有效抑制硬粒小麦赤霉病（FHB）的症状，并显著降低谷物中镰刀菌毒素（特别是DON）的含量。然而，这种生物防治方法并未能阻止镰刀菌病原体在谷物上的定殖。研究进一步揭示了硬粒小麦连作坏死的元凶是镰刀菌，尤其是F. avenaceum。
在讨论部分，研究强调了其重要意义。该工作不仅证实了一种有潜力的生物防治剂在田间实际应用中的效果，更重要的是，它从微生物生态学的角度揭示了生物防治的可能机制——即通过调节植物根际或表面的微生物群落结构，特别是促进有益酵母菌的生长，来间接抑制病原菌的毒性表达（如毒素产生），而非直接杀灭。这为未来开发更精准、高效的微生物农药和病害综合管理策略提供了新的思路和科学依据。将传统的病害防控视角，从“对抗病原体”转向“调控微生物环境”，代表了农业可持续发展的一条创新路径。
