《European Journal of Plant Pathology》：Pheno-molecular insights into the biocontrol of banana fusarium wilt by Trichoderma yunnanense SB8
编辑推荐：
微生物源生物防治剂(biocontrol agents, BCAs)，尤其是木霉属(Trichoderma spp.)，日益广泛地应用于农业生产中以抑制植物病原菌并减少化学农药依赖。由尖孢镰刀菌古巴专化型热带4号生理小种(Fusarium oxysporum
微生物源生物防治剂(biocontrol agents, BCAs)，尤其是木霉属(Trichoderma spp.)，日益广泛地应用于农业生产中以抑制植物病原菌并减少化学农药依赖。由尖孢镰刀菌古巴专化型热带4号生理小种(Fusarium oxysporum f.sp. cubense Tropical Race 4, FocTR4)引起的香蕉枯萎病是毁灭性病害，其毒力主要由分泌于木质部(Secreted in Xylem, SIX)效应蛋白介导，该类蛋白可破坏寄主防御机制。本研究评估了云南木霉(Trichoderma yunnanense) SB8 菌株对 FocTR4 的生物防治潜力及其对毒力相关 SIX 基因表达的影响。研究人员进行了拮抗菌平板对峙试验(antagonistic assays)，随后开展活体(in-planta)试验——香蕉植株先用 SB8 预处理后再接种 FocTR4，评估病情严重度并分析选定 SIX 基因(SIX1i、SIX6、SIX8a 及 SIX9a)的表达水平。结果显示，SB8 对 FocTR4 菌丝生长的抑制率(percentage inhibition of radial growth, PIRG)达 87.21％；经 SB8 预处理的香蕉植株较未处理而仅接种 FocTR4 的对照组表现出减轻的发病症状与更低的病情指数。基因表达分析表明，SB8 预处理组香蕉根内 FocTR4 的 SIX 基因相对表达量变化倍数为 0.8–2.0 倍，显著低于未预处理仅接种 FocTR4 组中 SIX 基因 1.4–4.2 倍的变化幅度。上述发现凸显了 T. yunnanense SB8 作为高效生物防治菌可抑制 FocTR4 并下调其毒力相关 SIX 效应基因的表达，为香蕉枯萎病的可持续治理提供了理论依据。
论文解读：云南木霉(Trichoderma yunnanense) SB8 对香蕉枯萎病菌 FocTR4 的生物防治及其对 SIX 毒力基因表达的抑制效应
研究背景与意义
香蕉枯萎病由尖孢镰刀菌古巴专化型热带4号生理小种(Fusarium oxysporum f.sp. cubense Tropical Race 4, FocTR4)引起，FocTR4 可在无寄主土壤中存活且难以通过轮作根除，化学防治不可持续并存在环境风险，而土壤熏蒸与田间卫生措施在大面积种植中效果有限。FocTR4 侵染过程中分泌分泌于木质部(Secreted in Xylem, SIX)效应蛋白以干扰寄主免疫并促进定殖。木霉属(Trichoderma spp.)作为经典生物防治剂(biocontrol agent, BCA)可通过抗生(antibiosis)、重寄生(mycoparasitism)、拮抗及诱导抗性(induced resistance, ISR)抑制病原真菌，已有 T. reesei、T. harzianum 被报道可减轻香蕉枯萎病，但迄今尚无研究探讨 Trichoderma 处理对 FocTR4 体内 SIX 效应基因表达的影响。为此，研究人员以先前分离自稻田土壤并具促生能力的 T. yunnanense SB8 为材料，在芭蕉(Musa acuminata)栽培品种'Berangan'上评估其对 FocTR4 的体外拮抗与活体防病效果，并首次分析 SB8 预处理对 FocTR4 侵染期间 SIX1i、SIX6、SIX8a、SIX9a 基因表达的调控作用，以阐明其生防的分子机制。该研究成果发表于《European Journal of Plant Pathology》。
主要关键技术方法
供试材料为3月龄组培'Berangan'香蕉苗、FocTR4 及 T. yunnanense SB8 菌株。主要技术方法包括：(1) 双培养法(dual culture technique)平板对峙测定 SB8 对 FocTR4 的径向生长抑制率(PIRG)；(2) 温室活体生防试验——设对照(T1)、SB8 单独处理(T2)、FocTR4 单独接种(T3)、SB8 预处理后 FocTR4 接种(T4)四组，按 Leaf Symptom Index(LSI)与 Rhizome Discoloration Index(RDI)计算 Disease Severity Index(DSI)；(3) 根样总 RNA 提取(CTAB 法)、cDNA 合成及实时荧光定量 PCR(qPCR)检测 FocTR4 特异性 SIX 基因表达，以真菌延伸因子 1α(TEF1α)与 β-微管蛋白(TUB)为内参基因，2?△△Ct法计算相对表达量；(4) 单因素方差分析(one-way ANOVA)与 Tukey HSD 事后检验(p＜0.05)。
研究结果
In vitro 拮抗活性(In vitro antagonistic activity of T. yunnanense SB8 against FocTR4)
双培养平板对峙培养7 d后，T. yunnanense SB8 对 FocTR4 的平均径向生长抑制率(PIRG)为 87.21％(三重复分别为 87.67％、89.04％、84.93％)，表明 SB8 对 FocTR4 具有强拮抗能力。
芭蕉'Berangan'品种病情评估(Disease assessment on cv. 'Berangan' plants)
活体试验中，仅接种 FocTR4(T3)植株出现明显黄化与外部萎蔫及假茎横切面棕褐/黑褐色维管束变色；SB8 预处理后再接种 FocTR4(T4)植株外部黄化与内部 rhizome 变色均减轻；对照(T1)与 SB8 单独处理(T2)无症状。T3 组 Disease Severity Index(DSI)高于 T4 组，证实 SB8 预处理可显著降低感病品种'Berangan'的香蕉枯萎病严重度。
芭蕉'Berangan'植株受 FocTR4 侵染过程中分泌于木质部(SIX)基因表达分析(Analysis of Secreted in Xylem (SIX) gene expression in FocTR4 during infection in cv. 'Berangan' plants)
qPCR 结果显示，仅接种 FocTR4 的 T3 组在接种后第2周(post-inoculation, WPI) SIX 基因显著上调，其中 SIX1i 达 4.2 倍、SIX9a 为 3.0 倍、SIX8a 为 2.7 倍、SIX6 为 2.4 倍；第4周表达量有所回落但仍高于基线。相比之下，SB8 预处理后再接种的 T4 组各 SIX 基因在相同时间点虽呈相似时序表达模式，但整体表达水平大幅降低(相对表达变化倍数仅 0.8–2.0 倍)，与 T3 组差异显著(p＜0.05)。表明 T. yunnanense SB8 预处理可显著抑制 FocTR4 在香蕉根内的毒力相关 SIX 效应基因的表达。
讨论与结论总结
讨论部分指出，T. yunnanense SB8 在体外对 FocTR4 产生约 90％ 生长抑制，活体中 SB8 预处理降低病害严重度很可能与 SB8 早期定殖根围、竞争性排斥及激发寄主防御 priming 相关，并直接/间接抑制病原 SIX 效应基因在侵染早期的上调——SIX 基因在第2 WPI 的高表达对应 FocTR4 从活体营养向坏死营养转换的关键阶段，SB8 能削弱此过程。前人研究亦显示 Trichoderma 可下调其他病原毒力基因并上调寄主水杨酸(salicylic acid, SA)通路防御基因或诱导细胞壁木质化以增强抗性，与本结果相互印证。今后需进一步探究 SB8 诱导的香蕉防御相关基因表达谱以完善三方互作机制。
结论(Conclusion)译述：综上，本研究证明 T. yunnanense SB8 菌株是管理香蕉枯萎病前景良好的生物防治剂，其在体外抑制 FocTR4 生长并在活体中降低 FocTR4 毒力相关 SIX 基因的表达从而减轻病害。后续需优化 SB8 制剂在大规模蕉园中的施用方式以充分发挥其生防潜力，本研究为改进香蕉枯萎病治理策略、推动可持续生产与保障粮食安全提供了基础依据。
