综述:应对作物细菌性病害:现有及新兴管理策略

【字体: 时间:2025年08月08日 来源:Phytopathology Research 3.5

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  这篇综述系统梳理了作物细菌性病害的管理策略,涵盖传统方法(如抗生素、铜制剂)和新兴技术(CRISPR/Cas9基因编辑、纳米技术)。重点探讨了生物防治(BCAs)、群体感应(QS)抑制、生物膜干预等靶向策略,并强调多组学(omics)和精准农业在抗病育种中的应用前景。

  

背景

植物细菌性病害每年造成全球粮食减产约10%,涉及200多种病原菌,主要来自黄单胞菌属(Xanthomonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)和拉尔氏菌属(Ralstonia)等。这些病原体通过侵染水稻、番茄、柑橘等重要作物,引发枯萎病、溃疡病和叶斑病等症状,导致严重经济损失。例如,柑橘黄龙病(HLB)和葡萄皮尔斯病分别造成数亿美元损失,凸显防控策略创新的紧迫性。

现有管理策略

文化实践

通过轮作、灌溉调控和有机覆盖等措施降低病原菌初始接种量。滴灌可有效抑制Ralstonia solanacearum的传播,而及时清除病株能减少二次感染。但环境依赖性限制了其稳定性。

生物防治

荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)通过分泌2,4-二乙酰基间苯三酚(DAPG)等抗菌物质抑制病原体。芽孢杆菌(Bacillus spp.)产生的ε-聚赖氨酸对青枯病菌具有显著活性。噬菌体疗法已商业化应用于Xylella fastidiosa防控,但紫外线敏感性制约其田间效果。

化学控制

铜制剂(如波尔多液)虽成本低廉,但长期使用导致copLABCD抗性基因扩散。抗生素(如链霉素)因strA/strB质粒介导的抗性而被限制使用。抗菌肽(AMPs)通过破坏细胞膜发挥作用,但病原体易产生适应性进化。

新兴技术

遗传抗性

转基因表达拟南芥EFR受体可增强番茄对Ralstonia的抗性。CRISPR/Cas9编辑水稻OsSWEET13/OsSWEET14基因,阻断Xanthomonas oryzae的糖分摄取通路。启动子EBE序列改造产生"盲启动子",使柑橘CsLOB1基因逃避TALE效应子识别。

多组学整合

比较基因组揭示Xanthomonas致病岛演化规律,双RNA测序动态解析宿主-病原体互作。植物微生物组分析发现根际有益菌群(如变形菌门)通过竞争生态位抑制病原体定殖。

精准农业

高光谱成像技术对Xylella感染橄榄树的早期检测准确率达80%。GIS系统结合环境参数预测Ralstonia暴发风险,指导靶向施药。纳米铜颗粒(100% CuO)的生物利用度是传统制剂的3倍,且不易诱发抗性。

挑战与展望

病原体快速进化(如T3E效应子变异)和气候变迁加剧防控难度。未来需开发广谱稳定的抗病品种,优化噬菌体-化学复合制剂,并建立纳米材料的生态安全评估体系。跨学科整合基因组学、表型组学和人工智能,将推动可持续病害管理范式的革新。

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