前沿科技:羊肚菌“红腿病”的凶杀案:生防明星枯草芽孢杆菌的黑暗面
前沿科技:羊肚菌“红腿病”的凶杀案:生防明星枯草芽孢杆菌的黑暗面
羊肚菌的红腿病是一种严重的病害,菇子菌柄发红,腐烂,最后恶臭死亡,而具体的病原物和发病规律不清晰。
2023年发表在《微生物学前沿》(Frontiers in Microbiology)上的一项研究,为我们揭开了谜底的一角。研究人员从甘肃南部羊肚菌主产区患红柄病的六妹羊肚菌(Morchella sextelata)样品中,分离并鉴定出了两种主要的致病细菌。其中一种,竟然是大家耳熟能详的“益菌”——枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),论文中将其命名为菌株M-5。
这结果有点出人意料!枯草芽孢杆菌在农业上常被宣传为生防菌、促生菌,能抑制有害真菌,帮助植物生长。它怎么摇身一变,成了羊肚菌的“杀手”呢?
证据确凿:M-5的致病“罪证”
研究人员严格按照科学验证病原的“黄金标准”——柯赫氏法则(Koch's postulates)进行了验证:
分离: 从患病羊肚菌组织中成功分离出M-5菌株。
接种: 将纯培养的M-5菌液注射到健康的六妹羊肚菌子实体中。
重现症状: 仅仅36小时后,被注射的羊肚菌菌柄基部就开始出现红点。60小时后,整个菌柄变红并开始散发臭味。84小时后,整个子实体变红。到了132小时,子实体变得暗红、萎蔫、皱缩,散发出浓烈异味——这与田间观察到的红柄病症状完全一致!
再分离: 从这些人工接种后发病的羊肚菌上,再次分离到了与原始M-5菌株特征相同的细菌。
这些铁证如山的结果,无可辩驳地证明了枯草芽孢杆菌M-5菌株就是导致六妹羊肚菌红柄病的元凶之一(另一元凶是绿针假单胞菌金黄亚种 Pseudomonas chlororaphis subsp. aureofaciens M-B)。
凶器何在?M-5的“作案手段”
为了弄清楚M-5菌株是如何伤害羊肚菌的,研究人员进行了更深入的实验:
平板对峙: 在培养皿中,将M-5菌块与健康的六妹羊肚菌菌丝块放在一起培养。结果发现,M-5菌块周围形成了一个清晰的抑菌圈,羊肚菌菌丝根本无法靠近生长。而对照组(只有羊肚菌菌丝)则生长旺盛。
显微镜下的“伤痕”: 通过扫描电镜观察被M-5抑制的羊肚菌菌丝,景象触目惊心:原本饱满圆润的菌丝变得干瘪、皱缩、扭曲、塌陷甚至破裂。这直观地显示了M-5菌株对羊肚菌细胞造成了严重的物理破坏。
“化学武器”: 实验检测发现,M-5菌株能产生几丁质酶(Chitinase)(活性高达 10.62 ± 0.48 U/mL)和纤维素酶(Cellulase)(活性为 7.50 ± 0.29 U/mL)。这两种酶如同“溶解液”,能够分解羊肚菌细胞壁的关键成分(几丁质是真菌细胞壁的主要结构物质之一)。细胞壁被破坏,内部的物质泄漏出来,菌丝自然就死亡、腐烂了。
温度偏好: 研究发现,M-5菌株在15–20°C就开始生长繁殖,在25°C时生长达到最佳状态。这正好与羊肚菌出菇期(春季)常见的温度范围重叠,为其致病提供了有利条件。
在羊肚菌生产中,盲目使用市售的枯草芽孢杆菌微生物菌肥,具有相当大的潜在风险!
风险一:引入病原。 你无法确定购买的菌肥中是否含有类似M-5这样的致病性枯草芽孢杆菌株系。一旦引入,无异于“引狼入室”,可能直接诱发红柄病。
风险二:效果未知。 即使不含致病株,普通枯草芽孢杆菌在羊肚菌栽培体系中的实际效果(是促生、无效还是可能产生其他未知的负面影响)也缺乏科学验证。论文明确指出,不同菌株间的差异是后续研究的重要方向。
风险三:延误防治。 如果已经发生了病害,再使用来源不明的菌肥,可能不仅无法控制病害,反而可能干扰正确的诊断和防治。
参考文献:
Zhu X, Ma K, Sun M, Zhang J, Liu L and Niu S (2023) Isolation and identification of pathogens of Morchella sextelata bacterial disease. Front. Microbiol. 14:1231353. doi: 10.3389/fmicb.2023.1231353
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