《Physiological and Molecular Plant Pathology》：Enhancing tomato plant immune responses through microbial bio-inducers against Pythium irregular root rot
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Mohamed S. Attia | Mohamed M. Nofel | Amer M. Abdelaziz | Eslam K. Kandil | Abdulrahman E. Singer | Youssef E. Madkour | Mohammed G. Awad |
Mohamed S. Attia | Mohamed M. Nofel | Amer M. Abdelaziz | Eslam K. Kandil | Abdulrahman E. Singer | Youssef E. Madkour | Mohammed G. Awad | Muostafa M. Abdelsamad | Abdullah A. Mahmoud | Hassan A. Rudayni | Amr Elkelish | Gharieb S. El-Sayyad
埃及开罗纳斯尔市阿尔-阿扎哈尔大学理学院植物学与微生物学系，邮编11884
摘要
由Pythium irregular引起的根腐病是危害番茄幼苗的最具破坏性的疾病之一，会导致植物生长和产量严重下降。本研究评估了生物控制剂Pythium oligandrum和Bacillus aerius在抑制疾病发展和增强植物生理免疫反应方面的效果。通过部分16S rRNA基因测序，鉴定出细菌分离株P11MS，其与Bacillus aerius的序列相似度为99%。系统发育分析确认其属于B. aerius支系。未处理的受感染植物表现出较高的疾病指数（80%），叶绿素a和b含量显著降低，同时氧化应激标志物丙二醛（MDA）和过氧化氢（H?O?）水平升高，抗氧化酶如过氧化物酶、多酚氧化酶和过氧化氢酶也有所活化。Pythium oligandrum的应用将疾病严重程度显著降低至27%，提供了66.3%的保护效果，并显著增强了光合色素、抗氧化酶活性及防御相关代谢物（包括游离脯氨酸和总酚类）。Bacillus aerius也显著降低了疾病严重程度（42.5%），提供了46.9%的保护效果，同时改善了植物的防御反应，尽管效果略逊于Pythium oligandrum。这两种处理方法通过降低MDA和H?O?水平减轻了氧化损伤，并增强了植物的免疫系统以更好地应对病原体压力。这些发现表明，将Pythium oligandrum和Bacillus aerius等微生物生物控制剂整合到番茄种植中，为管理Pythium根腐病提供了一种可持续且环保的策略，能够提高植物免疫力和整体健康与产量。
引言
全球可持续性和食品安全面临的最严峻挑战之一是由植物病原体（尤其是土传真菌和卵菌）造成的作物损失[1][2]。在这些病原体中，Pythium irregulare是一种具有破坏性的卵菌，会导致蔬菜作物出现严重的根腐病和猝倒病，无论是在温室还是露天条件下都会导致大幅减产[3][4]。番茄植株对Pythium irregulare特别敏感，感染会破坏根系完整性，影响水分和养分吸收，最终影响植物生长和产量[5][6]。
然而，由
Pythium属物种引起的土传疾病是番茄生产的主要制约因素，尤其是在集约化种植系统和气候压力增加（如高土壤湿度和温度波动）的条件下[7][8]。气候变化进一步加剧了
Pythium物种的侵袭性和传播速度，使得可持续的疾病管理策略变得更为紧迫[9][10]。传统的化学杀菌剂被广泛用于控制
Pythium引起的疾病；然而，它们的过度和无差别使用对土壤微生物平衡、植物生理表现、环境安全以及人类健康构成了严重风险[11]。利用有益微生物进行生物控制已成为一种有前景且可持续的方法来管理土传病原体[12][13]。某些生物控制剂通过多种机制抑制
Pythium疾病，包括菌寄生、竞争养分和空间、分泌抗菌化合物以及激活植物防御反应[14][15]。其中，Pythium oligandrum是一种记录良好的菌寄生卵菌，能够直接拮抗病原性Pythium物种，同时诱导系统性抗性和激活植物免疫反应[16][17][18][19]。同时，促生根际细菌（如）在根际建立有益相互作用，通过直接和间接机制促进植物生长和耐逆性[20][21][22]。这些机制包括植物激素的产生、养分溶解、抗氧化系统的调节以及防御相关代谢物的诱导，从而提高植物对土传病原体的抵抗力[23]。营养治疗和生物诱导在增强植物生理和免疫能力方面起着关键作用[24]。研究表明，应用天然诱导剂和有益微生物可以提升光合效率、代谢活性和酚类化合物积累，从而在病原体压力下提高抗病性和减轻氧化损伤[25]。因此，本研究旨在分离和鉴定有效的生物控制剂，并评估Pythium oligandrum和Bacillus aerius在抑制番茄植株Pythium irregulare引起的根腐病方面的协同效应。特别关注评估植物的生理和免疫反应，包括光合色素、代谢指标、抗氧化能力和酚类化合物，以阐明在病原体压力下增强植物抗性和产量的机制。章节片段
来源微生物生物诱导剂
Pythium oligandrum以可湿性粉剂（WP）形式获得，活性物质为Pythium oligandrum M1菌株，浓度为1 × 106 oospores g-1。该产品由Biopreparáty（捷克共和国布拉格）生产，并由ALSALAM International for Development & Agricultural Investment公司在埃及吉萨地区销售。
对于Bacillus aerius，从番茄种植田中分离出了M11株源自土壤的促生根际细菌（PGPR）样本。
选定细菌分离株的分子鉴定
基于16S rRNA基因的部分测序对细菌分离株P11MS进行了分子鉴定。所得序列（约1,450 bp）在NCBI GenBank核苷酸数据库中进行了Mega BLAST搜索。BLAST结果显示，P11MS分离株与Bacillus aerius 24K菌株具有99%的序列一致性，查询覆盖率为100%，E值为0.0（GenBank登录号NR_118439.1）（图1）。
讨论
在本研究中，番茄植株感染Pythium irregular（根腐病的致病菌）后，疾病发展严重，未经处理的受感染植物表现出80%的高疾病指数（DI）。这反映了病原体对根系的侵袭性定植、水分和养分运输的破坏以及随之而来的光合效率下降，与之前关于番茄土传卵菌感染的报道一致[41][42]。
生物控制剂Pythium oligandrum>
结论
本研究表明，Pythium oligandrum和Bacillus aerius都能有效保护番茄植株免受Pythium irregular（导致猝倒病和突然萎蔫的致病菌）的侵害。Pythium oligandrum表现出更强的效果，显著降低了疾病严重程度，其次是Bacillus aerius>，表明这两种生物控制剂可以作为化学杀菌剂的可持续替代品。这些处理的效果不仅限于抑制病原体，还能增强植物的生理机能
作者贡献声明
Abdullah A. Mahmoud：写作——审稿与编辑、撰写原始草稿、方法学、概念构思。Muostafa M. Abdelsamad：写作——审稿与编辑、撰写原始草稿、方法学、概念构思。Mohammed G. Awad：写作——审稿与编辑、撰写原始草稿、方法学、研究。Youssef E. Madkour：写作——审稿与编辑、撰写原始草稿、方法学、研究。Abdulrahman E. Singer：写作——审稿与编辑、撰写原始草稿,
数据和材料的可用性
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资金声明
本研究得到了伊玛目穆罕默德·本·沙特伊斯兰大学（IMSIU）科学研究处的支持和资助（授予编号IMSIU-DDRSP2601）。
利益冲突声明
? 作者声明没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了伊玛目穆罕默德·本·沙特伊斯兰大学（IMSIU）科学研究处的支持和资助（授予编号IMSIU-DDRSP2601）。
