微生物盟友：解密枯萎松树的“救星”

《Scientific Reports》：Microbial allies recruited by Bacillus subtilis JCK-1398 to defend pine trees against pinewood nematode

本研究聚焦松材线虫病（PWD），探讨枯草芽孢杆菌JCK-1398对松树根际和线虫相关微生物群落的影响，揭示其生物防治机制，为可持续森林病害管理提供新思路。

　　松材线虫病（PWD）是由松材线虫（Bursaphelenchus xylophilus）引起的一种毁灭性松树病害，对全球林业生态和经济造成严重威胁。传统化学防治方法效果有限且环境不友好，因此迫切需要开发可持续的生物防治策略。韩国釜山国立大学的研究人员开展了一项研究，旨在探索枯草芽孢杆菌JCK-1398对松树根际和线虫相关微生物群落的影响，以及其在减轻PWD中的作用机制。研究结果表明，JCK-1398处理能够显著改变松树根际微生物群落结构，增加有益微生物（如Nocardioides和Mesorhizobium）的丰度，并使线虫相关微生物群落以具有杀线虫特性的Pantoea属为主。特别是分离鉴定出的Pantoea dispersa BC11菌株对线虫具有显著的抑制作用。该研究不仅揭示了JCK-1398通过诱导系统抗性和调控微生物群落动态来抵御松材线虫病的多重防御机制，还强调了利用微生物全息生物体（holobiont）进行生态友好型和可持续病害管理的潜力。论文发表在《Scientific Reports》上，为开发新型生物防治剂提供了理论依据，对管理PWD及其他植物-病原体系统具有重要意义。

为了开展这项研究，研究人员采用了以下关键的技术方法：1. 通过种子盆栽实验评估JCK-1398对松材线虫病的防治效果；2. 利用高通量测序技术（metabarcoding）分析松树根际和线虫相关微生物群落的组成和结构变化；3. 从线虫中分离微生物并进行鉴定，筛选具有杀线虫活性的菌株；4. 评估筛选出的Pantoea dispersa BC11菌株对松材线虫的杀线虫活性。

研究结果如下：

1. JCK-1398对松材线虫病的防治效果：实验结果显示，经JCK-1398处理的松树苗表现出显著的病害减轻症状，与未处理的对照组相比，病害严重度显著降低（P<0.001），表明JCK-1398具有良好的生物防治潜力。
2. JCK-1398对松树根际微生物群落的影响：通过高通量测序分析发现，JCK-1398处理显著改变了松树根际微生物群落结构，虽然整体微生物群落组成相对稳定，但某些特定微生物类群的相对丰度发生了显著变化。例如，Nocardioides、Mesorhizobium等有益微生物的相对丰度在JCK-1398处理的松树苗中显著增加，而Elstera、Racemicystis等微生物的相对丰度则显著降低。这些结果表明JCK-1398可能通过调控根际微生物群落动态来增强松树的健康状况。
3. JCK-1398对线虫相关微生物群落的影响：从松树组织中分离的线虫的微生物群落分析显示，JCK-1398处理后的线虫微生物群落以Pantoea属为主（占97.44%），而未处理的线虫则表现出更复杂的微生物群落结构，包括Erwinia和Kosakonia等微生物。此外，JCK-1398处理的线虫中Pantoea、Novosphingobium、Burkholderia等微生物的相对丰度显著增加，而未处理的线虫中Pseudomonas、Kosakonia和Erwinia等微生物的相对丰度较高。这些结果表明JCK-1398能够显著改变线虫相关微生物群落的组成。
4. Pantoea dispersa BC11的杀线虫活性：从JCK-1398处理的线虫中分离出的Pantoea dispersa BC11菌株表现出显著的杀线虫活性。实验表明，该菌株的无细胞培养滤液在5%浓度时对松材线虫表现出显著的生物活性，10%浓度时活性显著增强，20%浓度时可导致100%的线虫死亡。这表明Pantoea dispersa BC11可能是JCK-1398生物防治效果的关键微生物盟友。

在讨论部分，研究人员指出，JCK-1398的生物防治机制可能涉及多个方面。首先，JCK-1398能够诱导松树的系统抗性，增强松树自身的防御机制。其次，JCK-1398通过改变根际微生物群落结构，增加有益微生物的丰度，从而为松树提供更健康的微生物环境。此外，JCK-1398还能够调控线虫相关微生物群落，促进具有杀线虫活性的Pantoea dispersa BC11的增殖，从而直接抑制线虫的生存和繁殖。这种多层次的防御机制不仅有效减轻了松材线虫病的危害，还为生态友好型和可持续的森林病害管理提供了新的思路和方法。尽管本研究的样本量有限，但其发现为未来的大规模田间试验和深入研究奠定了基础。未来的研究应进一步验证这些微生物群落变化的一致性，并探索其长期的生态效应。此外，深入研究JCK-1398诱导的系统抗性与微生物群落调控之间的分子机制，将有助于更全面地理解其在松材线虫病管理中的作用，为开发新型生物防治剂提供更有力的理论支持。