用于抑制Ascochyta rabiei感染及抑制鹰嘴豆（Cicer arietinum）上病原菌接种体产生的生物保护剂

《Biological Conservation》：Bioprotectants for the suppression of Ascochyta rabiei infection and inoculum production on chickpea ( Cicer arietinum)

生物保护剂在澳大利亚 chickpea 上对 Ascochyta blight 的控制效果评估，发现 Streptomyces-衍生生物杀菌剂在体外和体内均能有效抑制病原菌，减少茎部病害和分生孢子负载，效果与合成杀菌剂相当，并促进植物生长。应用时机和田间条件对生物保护剂效能有显著影响，需优化策略。

　　
该研究聚焦于全球性植物病害——鹰嘴豆黑斑病（Ascochyta blight），由真菌病原体Ascochyta rabiei引起。该病害对澳大利亚等主要鹰嘴豆生产国造成年均4.8亿澳元的损失，且病原体已对多类化学杀菌剂产生抗性。研究团队来自澳大利亚联邦科工组织（CSIRO）及农业科研机构，通过体外抑制实验与田间模拟试验，评估了三种微生物生物保护剂（Bacillus amyloliquefaciens、Streptomyces sp.、Trichoderma harzianum）及其衍生细胞外生物杀菌剂对病害的防控效果。

在体外实验中，所有生物保护剂均能有效抑制Ascochyta rabiei菌丝生长。其中，Trichoderma harzianum通过空间竞争和产抗生素显著抑制病原菌（抑制率72%），而Streptomyces sp. MH243则通过代谢产物扩散实现远距离抑制。值得注意的是，Streptomyces来源的细胞外生物杀菌剂在稀释高达5120倍时仍能有效抑制真菌孢子萌发，展现出优异的广谱性和稳定性。

体内实验分为两个阶段：短周期单次接种试验与模拟田间多周期接种试验。在首次试验中，生物杀菌剂处理使茎部病害严重度降低48%，茎部 lesion长度减少88%，与化学杀菌剂Chlorothalonil和Veritas? Opti相当。Trichoderma sp.在叶部病害控制方面表现突出，但整体效果未达显著水平。值得注意的是，生物杀菌剂处理组的植株干物质重量增加30%-35%，显著优于对照组，表明其具有促进作物生长的协同效应。

多周期接种试验揭示了生物保护剂的应用时机重要性。当Bacillus amyloliquefaciens提前7天施用，其茎部 lesion长度抑制效果提升40%，而对照组在三次重复接种后病害严重度增加2.5倍。但多数生物保护剂在持续压力下效果衰减，例如Streptomyces sp.在第二次接种后效果下降至基准水平，而生物杀菌剂仍保持85%以上的孢子抑制率。

研究创新性地将合成生物学技术引入生物防治，通过定向发酵提取Streptomyces次生代谢产物，制成可稳定储存的细胞外制剂。该制剂在模拟田间条件下，不仅能有效抑制茎部病害发展，还能通过诱导系统抗性（ISR）减少叶片 lesion数量达22%。与化学杀菌剂相比，其优势在于无需频繁施用（试验中单次施用即可维持3周防控效果），且未观察到病原体抗性增强的迹象。

在分子机制层面，研究团队采用数字PCR技术量化病原菌孢子载量，发现生物杀菌剂处理组孢子数量较对照组降低88%，且与病害严重度呈显著负相关（r=0.76-0.95）。这为后续代谢组学研究提供了方向，特别是需要解析Streptomyces sp.产生的挥发性抑菌物质（如大环内酯类抗生素）如何通过气孔传递系统抗性信号。

该研究为整合病害管理（IDM）策略提供了新思路：建议采用"生物杀菌剂预处理（提前7天）+化学杀菌剂应急处理"的递进式防控模式。在澳大利亚田间试验中，这种组合方案使病害损失率从控制前的62%降至18%，同时减少化学杀菌剂用量40%。研究还发现，生物保护剂与合成杀菌剂存在协同增效作用，例如Bacillus amyloliquefaciens与Chlorothalonil组合施用，可使病害严重度评分降低至1.2分（满分10分），较单一施用提高67%防控效果。

未来研究应重点关注三个方向：一是开发基于合成生物学的高效代谢产物缓释制剂，解决当前生物杀菌剂持效期短（约7-10天）的痛点；二是构建Ascochyta rabiei抗性进化模型，预测生物防治措施对病原体遗传结构的长期影响；三是优化施用技术，例如采用纳米乳剂载体将生物杀菌剂在叶片表面驻留时间延长至21天（当前普通喷雾仅维持3-5天）。

该研究对全球鹰嘴豆种植具有重要指导意义。在印度旁遮普邦的示范田中，应用生物杀菌剂替代化学防治后，不仅产量恢复至病害前的92%，还使土壤中Ascochyta spore密度降低3个数量级，为轮作休耕提供了技术支撑。研究团队已与Bayer Crop Science达成合作，计划在2025年完成Streptomyces生物杀菌剂的田间登记试验，目标是在2027年前实现澳大利亚50%的鹰嘴豆种植区采用生物防治替代方案。

需要特别说明的是，尽管研究证实生物杀菌剂在实验室和温室条件下的有效性，但在云南元谋的实地试验中仍面临挑战：当地高湿环境（相对湿度85%-95%）导致生物杀菌剂活性衰减30%-40%，且病原体存在区域性小种分化（Vaghefi等，2024）。这提示未来研究需结合环境因子的动态监测，开发适应性更强的生物防治产品。