研究背景

土壤源性疾病对农作物产量构成严重威胁，番茄立枯病就是其中一种极具毁灭性的土壤源性疾病，其病原 Agroathelia rolfsii寄主范围广，能感染超500种植物。该病菌会在植物各个生长阶段发起攻击，利用细胞壁降解酶等致病因子入侵植物组织。传统上多用化学方法应对，但化学药剂的使用会给人体健康、环境和食品安全带来诸多风险。有益微生物可以通过多种方式来抑制土壤源性病原体。它们既能直接发挥拮抗作用，与病原体“正面对抗”，比如产生抗生素、抗菌蛋白等物质来杀死或抑制病原体；也能间接地通过空间竞争或营养竞争来“抢地盘、抢食物”，让病原体没地方生长、没营养可利用。同时，它们还能激发植物自身的防御机制，帮助植物更好地抵抗病原体的入侵，或者结合以上这些方式共同作用来抑制病原体。凭借有益微生物进行生物防治，正逐渐成为研究热点，而放线菌作为一类重要的有益微生物，展现出广阔的病害防治和植物生长促进前景。

研究方法

植物材料准备：选用 Rio Grande 品种的番茄种子，经消毒、清洗、晾干后播种于装有商业泥炭的77孔托盘中，在温室条件下培养至两片真叶阶段，选取高度相对一致的幼苗用于实验。

病原菌分离与培养：选取来自蓟马茎部和土豆块茎的三个 Agroathelia rolfsii 菌株，经鉴定后筛选出毒性最强的菌株Sr1用于室内生测，同时将三个菌株按 1:1:1 比例混合用于盆栽试验。

堆肥相关放线菌分离：选用两种基于先前研究具有抗真菌活性和植物生长促进能力的堆肥 C3和C4，分离出17株具有不同宏观形态特征的放线菌，经筛选出11株用于后续实验。

细胞悬浮液和无细胞培养滤液制备：将各放线菌分离物分别转入ISP-2液体培养基中培养，测定细胞悬浮液的光密度并转换为菌落形成单位（CFU/ml），经离心和过滤后获得无细胞培养滤液。

灰斑敏感性测试：在烟草幼苗上测试放线菌分离物的敏感性，排除具有植物致病性的分离物。

植物生长促进能力筛选：通过浸泡根系和基质浇灌的方式，将细胞悬浮液和无细胞培养滤液应用于番茄幼苗，测量植株生长参数。

立枯病抑制能力筛选：将病原菌与干净的尖砂按一定比例混合后施用于番茄幼苗生长基质表面，幼苗经放线菌处理后移植，并进行基质浇灌处理，45天后测量植株生长参数并评分病害严重程度。

研究结果

堆肥相关放线菌的立枯病抑制潜力

图表（图1-a）展示了不同放线菌细胞悬浮液处理对立枯病严重程度的影响。与未处理的病原菌接种对照组（IC组）相比，经过放线菌处理的植株立枯病严重程度评分显著降低。例如，A5-3处理组的病害评分可能仅为对照组的40%-50%左右，表明该放线菌对立枯病具有显著的抑制作用。而且能从图表中可以看出，未接种病原菌的对照组（NIC组）病害评分最低，接近1分，说明在没有病原菌感染的情况下，植株几乎不发病。而未处理的病原菌接种对照组（IC组）评分最高，通常在3-4分之间，显示了病原菌对植株的严重危害。

图表（图1-b）展示了不同放线菌无细胞培养滤液处理对立枯病严重程度的影响。A5-3、A3-4、A4-4和A5-4这些处理组的病害严重程度评分显著低于未处理的病原菌接种对照组（IC组），显示出显著的病害抑制效果。具体来说，这些处理组的病害严重程度评分降低了25%-56.2%。  其中A5-3、A3-4和A4-4这些处理组的病害严重程度评分与未接种病原菌的对照组（NIC组）相当，表明这些放线菌无细胞培养滤液的处理，不仅有效抑制了病害，还使植株的健康状况接近未感染病原菌的正常植株。

放线菌细胞悬浮液和无细胞培养滤液的抗真菌活性

图表（表1）显示了不同放线菌分离物及其无细胞滤液对 Agroathelia rolfsii 菌丝生长的抑制效果。从图表中可以看出，细胞悬浮液处理使病原菌菌丝生长减少了58.8%-88%，而无细胞培养滤液处理使菌丝生长减少了59%-91.3%。例如，A5-3分离物的细胞悬浮液对菌丝生长的抑制率可能达到82.7%，其无细胞滤液的抑制率可能高达89.7%。这表明放线菌不仅通过细胞本身对病原菌产生抑制作用，其分泌的代谢产物也具有很强的抗真菌活性。

堆肥相关放线菌对番茄生长的促进作用

图表（图2）展示了以未处理的病原菌接种对照组（IC）、未接种病原菌的对照组（NIC）作为对照，不同放线菌处理组（细胞悬浮液和无细胞培养滤液）对番茄植株生长参数的影响。揭示了放线菌细胞悬浮液和无细胞培养滤液对番茄植株生长参数的显著促进作用。特别是 A3-3、A4-3、A5-3、A2-4、A3-4、A4-4 和 A5-4 的处理组，在提高植株高度、茎直径、地上部干重和根干重方面效果最为显著。这些结果表明，放线菌通过多种机制（如产生植物激素、溶磷、固氮等）促进番茄植株的生长。无论是通过细胞悬浮液还是无细胞培养滤液处理，这些放线菌均能显著改善植株的生长状况，显示出它们在农业应用中的巨大潜力。特别是无细胞培养滤液处理的效果，进一步证明了放线菌代谢产物在促进植物生长方面的重要性。

图表（图3）展示了以未接种病原菌的对照组（NIC）作为对照，不同放线菌处理组（细胞悬浮液和无细胞培养滤液）对番茄植株生长参数的影响。揭示了放线菌细胞悬浮液和无细胞培养滤液对番茄植株生长参数的显著促进作用。特别是A2-4和A5-4的细胞悬浮液处理在提高植株高度方面效果显著；A5-4的细胞悬浮液处理在增加茎直径方面表现出色；A3-3、A5-3、A2-4、A3-4、A4-4 和 A5-4的细胞悬浮液处理在提高地上部干重和根干重方面效果尤为突出。 放线菌的无细胞培养滤液同样表现出显著的生长促进效果，特别是 A5-3、A3-4和 A4-4 的滤液处理在提高地上部干重和根干重方面效果最为显著。这些结果表明，放线菌是通过多种机制（如产生植物激素、溶磷、固氮等）促进番茄植株的生长，显示出它们在农业应用中的巨大潜力。

结论与展望

随着人类对环境保护的重视和可持续发展理念的深入，减少化学农药的使用、发展生物防治技术已成为应对病虫害问题的必然选择。研究表明，从堆肥中分离出的放线菌能够显著抑制番茄立枯病的严重程度。其中A5-3、A2-4、A3-4、A4-4和A5-4等菌株的细胞悬浮液以及无细胞培养滤液均可大幅降低立枯病的严重程度，表明放线菌可通过产生拮抗物质直接抑制病原菌生长，同时可能通过其代谢产物间接地减轻病害。但是生物防治技术也面临着许多挑战与限制，如：环境因素的影响、工业化生产的稳定性与技术难题、害虫抗药性风险。在未来，可以通过加强基础研究与技术创新（如：深入研究作用机制、发展多组学技术等）、推动生物防治产品的研发与应用（如：开发复合微生物制剂、改进剂型与提高稳定性、拓宽应用范围等）、完善政策支持与推广体系和强化国际合作与交流等方面来推动生物防治的发展。

参考文献：

https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2025.111359