地衣芽孢杆菌PR2通过细胞壁降解酶抑制炭疽病菌及促进核桃优质生产的双重机制研究

本研究针对核桃炭疽病(Colletotrichum gloeosporioides)防治难题，揭示了地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)PR2通过分泌几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶和蛋白酶降解病原菌细胞壁，抑制孢子萌发(89.22%)和菌丝生长(33.31%)，田间应用使病害发生率降低3.47倍。同时该菌株通过产生IAA(148.49 mg/mL)、固氮(420.75 μg/mL)和解磷(2.70 μg/mL)功能，显著提升核桃产量(3.25 kg/株)及品质(钙含量提升24%)，为生态友好型农业提供新策略。

　　

核桃作为全球重要的经济作物，其生产长期受到炭疽病的严重威胁。由胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)引起的核桃炭疽病会导致叶片坏死、果实畸形和早落，造成严重减产。传统化学杀菌剂虽能控制病害，但存在农药残留、病原菌抗性和环境毒性等问题。与此同时，核桃种植还面临土壤养分利用率低、果实品质参差不齐等挑战。在此背景下，寻找既能有效防控病害又能促进作物生长的生物解决方案成为研究热点。

国立全南大学农业与生命科学学院森林资源系的研究团队在《Biological Control》发表重要研究成果，揭示了地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)PR2在核桃炭疽病生物防治和品质提升中的双重作用机制。该研究通过实验室酶活性测定、体外抑菌实验和田间应用试验相结合的方法，系统评估了PR2菌株的生防效果和促生功能。

关键技术方法包括：从染病核桃组织分离鉴定炭疽病菌株；测定PR2生长曲线及产酶动态；制备粗酶液进行孢子萌发和菌丝生长抑制实验；通过比色法测定IAA产量、凯氏定氮法测定固氮能力、钼锑抗比色法测定解磷活性；田间试验设置对照、常规处理和PR2处理组，测定叶绿素含量、土壤/叶片养分及核桃品质参数。

研究结果首先证实PR2能高效分泌几丁质酶(64.95 U/mL)、β-1,3-葡聚糖酶(5.52 U/mL)和蛋白酶(34.15 U/mL)，100 μL/mL粗酶液使炭疽病菌孢子萌发抑制率达89.22%，菌丝生长抑制33.31%，电镜观察显示处理组菌丝出现明显变形和细胞壁降解。田间应用使核桃炭疽病发生率降至18.52%，较常规处理降低3.6倍。

在促生方面，PR7表现出卓越的IAA合成能力(148.49 mg/mL)，固氮量达420.75 μg/mL，并能通过分泌有机酸(pH降至4.5)溶解Ca₃(PO₄)₂释放2.70 μg/mL有效磷。这使处理组土壤氮、磷含量分别提高1.7倍和2.57倍，叶片叶绿素SPAD值(68.96)显著高于对照组。

最终PR2处理组核桃单株产量达3.25 kg，较常规处理提高90%；核桃仁长度(31.22 mm)、直径(25.11 mm)、单粒重(6.97 g)和硬度(13.14 N)等品质参数显著优化，钙含量提升至124.19 mg/100g。扫描电镜显示处理组核桃种皮细胞结构完整，而对照组出现明显塌陷和空腔化。

该研究创新性地证实了地衣芽孢杆菌PR2通过"酶解杀菌-激素促生-养分活化"的多靶点协同机制，既能有效防控核桃炭疽病，又能提升果实产量和品质。其产生的细胞壁降解酶直接破坏病原菌结构，IAA激素促进根系发育，而固氮解磷功能则改善了土壤肥力。这种"一菌多效"的特性使其成为替代化学农药和化肥的理想选择，为可持续坚果生产提供了重要技术支撑。研究结果对推动农业微生物制剂研发、减少化学投入品使用具有重要实践价值，同时为植物-微生物互作机制研究提供了新视角。