内生芽孢杆菌Bacillus subtilis对甜菜褐斑病的生物防治作用及糖分提升机制研究

本研究针对甜菜褐斑病(Cercospora beticola, C. beticola)造成的产量与糖分损失问题，通过分离鉴定高毒力病原菌株，筛选具有拮抗作用的内生细菌Bacillus subtilis (B. subtilis)，证实其通过抑制病原菌生长、降低病害严重度(38.37%)、提升蔗糖含量(17.36%)及根产量(30.52 kg/plot)实现绿色防控，为替代化学杀菌剂提供了可持续解决方案。

　　

甜菜作为埃及重要的经济作物，近年来因褐斑病(Cercospora leaf spot, CLS)肆虐面临严峻挑战。这种由Cercospora beticola (C. beticola)真菌引起的病害，不仅导致叶片大面积坏死，更可使蔗糖含量骤降50%，严重威胁着全球甜菜产业的可持续发展。传统化学杀菌剂虽能短期控制病害，却伴随环境污染和病原菌抗药性等衍生问题。在这一背景下，寻找高效、环保的生物防治策略成为学界焦点。

为解决这一难题，埃及Assiut大学农学院植物病理系的研究团队开展了一项创新研究。他们从埃及上埃及地区自然感染的甜菜植株中分离出23株C. beticola菌株，通过致病性测试锁定高毒力菌株No.21（病害严重度87.65%），并利用ITS1/ITS4引物进行分子鉴定。同时，团队从健康甜菜组织分离出25株内生细菌，通过体外拮抗实验发现Bacillus subtilis (B. subtilis) No.15对病原菌抑制效果最佳（抑制率71.25%）。进一步温室和田间试验表明，B. subtilis处理可使病害严重度降低至38.37%，同时显著提升蔗糖含量（17.36% vs 病害对照10.18%）和根产量（30.52 kg/plot）。这项发表于《Egyptian Journal of Biological Pest Control》的研究，为甜菜褐斑病的绿色防控提供了科学依据。

研究采用多项关键技术：1) 从埃及Assiut和EL-Menia地区采集病叶进行病原菌分离；2) 通过温室致病性测试筛选高毒力菌株；3) 采用ITS-rDNA和16S rRNA测序分别鉴定病原菌和拮抗菌；4) 双培养法测定细菌拮抗活性；5) 分光光度法(DNS法)和糖度计分析糖分含量；6) 连续两年田间试验验证防治效果。

研究结果

致病性测试：23株C. beticola均具致病性，其中No.21致病性最强（87.65%），经ITS测序确认为C. beticola（GenBank PQ900242.1）。

拮抗菌筛选：B. subtilis No.15展现最强抑制效果（71.25%），16S rRNA测序结果（MT641205.1）显示其与B. subtilis AP02626.1相似度达100%。

温室防治效果：B. subtilis处理组病害严重度（38.37%）显著低于病害对照组（89.48%），蔗糖含量提升70.5%。

糖分分析：B. subtilis处理组还原糖含量（0.94 g/L）接近健康对照组（0.83 g/L），显著低于病害组（1.23 g/L）。

田间验证：连续两年试验显示，B. subtilis使病害严重度稳定控制在46.77-48.70%，根产量提升78-85%。

结论与意义

该研究首次系统证实B. subtilis通过多重机制（营养竞争、抗生素分泌、诱导系统抗性）实现对C. beticola的有效抑制。其不仅能降低病害严重度，更通过维持蔗糖代谢平衡显著提升甜菜品质——这一发现为生物防治剂的商业化应用提供了关键数据支撑。研究提出的"病原菌-拮抗菌"互作模型，为开发其他作物病害的绿色防控策略提供了范式参考。尤为重要的是，B. subtilis处理使蔗糖含量保持在工厂许可范围内（>17%），这一指标对制糖工业具有直接经济价值。随着全球对可持续农业需求的增长，这项研究成果有望在减少化学农药依赖、保障粮食安全方面发挥重要作用。