枯草芽孢杆菌 DX-9 防治马铃薯疮痂病：土壤微生物与代谢组的新发现

为解决马铃薯疮痂病（CS）防治难题，研究人员探究枯草芽孢杆菌 DX-9 作用，发现其可控病并改善土壤微生态。

　　马铃薯，作为全球重要的粮食作物，在中国的种植面积广泛，2022 年超过 573 万公顷，产量超 9557 万吨。它富含能量、蛋白质、碳水化合物、矿物质和维生素，是人们餐桌上的常客。然而，在马铃薯的生长过程中，却面临着诸多疾病的威胁，其中马铃薯疮痂病（Common Scab，CS）尤为棘手。

CS 是由土壤中的革兰氏阳性丝状细菌链霉菌属（Streptomyces spp.）引起的。这些病原菌会在马铃薯块茎表面形成病变，严重影响块茎的品质，降低其市场价值。近年来，CS 在全球范围内造成了巨大的经济损失，成为困扰马铃薯种植户的一大难题。

目前，针对 CS 的防治策略多种多样，包括灌溉、轮作、土壤熏蒸、调节土壤 pH 值、叶面喷施以及使用抗病品种等。但这些方法效果并不理想，化学防治虽然曾是主要手段，但不仅成本高昂，还会污染环境，对土壤微生物造成负面影响。因此，寻找一种绿色、高效的防治方法迫在眉睫。

在这样的背景下，中国科学院微生物研究所、宁夏大学等机构的研究人员开展了一项关于枯草芽孢杆菌 DX-9 对马铃薯 CS 防治作用的研究。该研究成果发表在《aBIOTECH》上，为马铃薯 CS 的防治提供了新的思路和方法。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先，通过分离筛选和 16S rRNA 序列分析，从马铃薯根际土壤中筛选出具有强拮抗活性的枯草芽孢杆菌 DX-9；其次，采用盆栽试验和田间试验，评估 DX-9 对马铃薯 CS 的防治效果；再者，运用宏基因组学和代谢组学技术，分析土壤微生物群落结构和土壤代谢物的变化。

研究结果如下：

1. 拮抗菌株 DX-9 的筛选与鉴定：研究人员从马铃薯根际土壤中分离出多株细菌，通过与致病链霉菌 S. scabiei 4.1765 进行对峙培养，筛选出具有最强拮抗活性的菌株 DX-9。经 16S rRNA 序列和系统发育树分析，确定 DX-9 为枯草芽孢杆菌（Bacillus atrophaeus），其与 B. atrophaeus 菌株 KT719435 的同源性高达 99.93%。
2. DX-9 对 CS 的防治效果：盆栽试验和田间试验结果表明，DX-9 接种可显著降低马铃薯 CS 的发病率、病情指数和病原菌数量。在盆栽试验中，对照组发病率为 97.2%，处理组降至 64.3%；病情指数从对照组的 75.7 降至处理组的 19.7，防治效果达 74.1%。田间试验结果与之类似，且处理组马铃薯产量显著高于对照组。
3. DX-9 对土壤性质的影响：DX-9 接种后，土壤化学性质发生变化，总氮（TN）、总磷（TP）、碱解氮（AN）和有效磷（AP）含量显著增加，而对土壤 pH、有机质（OM）、全钾（TK）和速效钾（AK）的影响不显著，这表明 DX-9 能够改善土壤质量。
4. 微生物群落结构的变化：宏基因组测序分析显示，DX-9 接种未显著影响土壤微生物的 α 多样性，但改变了微生物群落的组成。在门水平上，变形菌门（Pseudomonadota）、绿弯菌门（Chloroflexota）和芽单胞菌门（Gemmatimonadota）的相对丰度增加；在属水平上，鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、新鞘氨醇杆菌属（Pseudolabrys）等相对丰度增加，而部分与土壤碳转化、氮损失相关的菌属相对丰度降低。
5. 土壤代谢物的变化：代谢组学分析表明，DX-9 接种后，土壤代谢物发生显著变化，共检测到 750 种差异代谢物，其中上调的代谢物包括商陆皂苷 A（phytolaccoside A）、7,8 - 二氢蝶酸（7,8-dihydropteroic acid）、新生霉素（novobiocin）和阿扎弗林（azafrin）等。这些代谢物参与多种代谢途径，可能在抑制 CS 病原菌方面发挥重要作用。

研究结论与讨论部分指出，枯草芽孢杆菌 DX-9 作为一种生物防治剂，可有效降低马铃薯 CS 的发病率，抑制病原菌数量，并改善土壤性质。DX-9 接种改变了土壤微生物群落结构，增加了有益微生物的相对丰度，同时影响了土壤代谢物，这些变化共同作用，降低了 CS 的发生。该研究为马铃薯 CS 的生物防治提供了新的潜在微生物接种剂，也为深入研究微生物防治土传病害的机制奠定了基础。然而，研究人员也指出，关于 DX-9 控制 CS 的具体机制，以及微生物与代谢物之间的复杂关系，仍需进一步研究。