新型噬菌体phiEaSP1的特性及其在苹果火疫病防治中的应用

火疫病由Erwinia amylovora (Ea) 引起，可在蔷薇科植物（包括苹果和梨）中引起火疫病。传统防治依赖抗生素和铜剂，但抗药性问题日益严重。噬菌体作为生物防治剂具有特异性强、自我复制、环境友好等优势。噬菌体鸡尾酒疗法可降低抗性风险，提高防治效果。本研究对 Ea 特异性烈性噬菌体phiEaSP1进行了表征，并在苹果幼苗中评价了其对 Ea 的生物防治效果。噬菌体phiEaSP1在体外快速裂解 Ea 细胞，并在不同的环境条件（包括温度、pH 和 UV-A）以及土壤、表面活性剂和苹果幼苗中孵育后保持其裂解活性。phiEaSP1 将脂多糖识别为受体，而 phiEaP-8 和 phiEaP-21 将纤维素识别为受体。在用单个 phiEaSP1 或含有 phiEaSP1、phiEaP-8 和 phiEaP-21 的噬菌体鸡尾酒预处理的苹果幼苗上测试了对火疫病的保护功效。在噬菌体处理的幼苗中没有或仅观察到微弱的症状。噬菌体鸡尾酒的应用显示出更好的控制效果，表明噬菌体鸡尾酒作为预防剂的潜力。综上所述，这些结果表明，使用含有 phiEaSP1 的噬菌体混合物可能是苹果火疫病生物防治的潜在策略。

1、噬菌体phiEaSP1的分离与形态

噬菌体phiEaSP1分离自韩国全罗北道农业水体，透射电镜显示其具有二十面体头部（71 nm），可收缩尾部（116 nm），属于Chaseviridae科, Loesnervirus属。

图2：噬菌体phiEaSP1的分离与形态

2、宿主范围与吸附特性

噬菌体phiEaSP1仅感染Ea菌株，不感染其他Erwinia或相关病原菌。5分钟内吸附率达99%，潜伏期15分钟，爆发量68 PFU/细胞。

图2：噬菌体phiEaSP1吸附曲线及一步生长曲线

3、基因组分析

基因组分析显示，噬菌体phiEaSP1其基因组大小为53,923 bp，GC含量43.2%。预测出79个ORF，44个为假设蛋白，编码2个内溶素，无溶原相关基因，为烈性噬菌体。

图3：噬菌体phiEaSP1基因组图谱

4、环境稳定性

噬菌体phiEaSP1在4–37°C、pH 3–11、土壤中10天保持活性。对UV-A稳定，UV-B敏感，且表面活性剂SC240可显著提高在叶片上的滞留性。

图4：噬菌体phiEaSP1稳定性测试结果

5、受体鉴定

通过Tn5突变体库筛选出60个抗性突变体，其中52个突变位于LPS合成相关基因。互补实验证实LPS是phiEaSP1的受体，phiEaP-8和phiEaP-21则识别纤维素。

图5：受体基因簇与互补实验

6 、生物防治效果

单独使用phiEaSP1或鸡尾酒（phiEaSP1 + phiEaP-8 + phiEaP-21）均能显著降低病害严重度。鸡尾酒效果优于单噬菌体，与商用抗生素相当，可持续保护苹果幼苗达15天。

图6：在使用噬菌体phiEaSP1 和噬菌体混合制剂的条件下对苹果幼苗进行防火腐病的预防处理

结论：phiEaSP1是一种高效、稳定、特异性强的烈性噬菌体。通过识别LPS受体，与识别纤维素的噬菌体组合使用，可降低抗性风险。噬菌体鸡尾酒在苹果幼苗上表现出优异的预防效果，具备替代抗生素的潜力。

参考来源：10.1016/j.micres.2025.128087