番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)的生物防治：枯草芽孢杆菌BU018和恶臭假单胞菌ZA102的诱导抗性机制研究

为解决番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)对全球番茄产业的严重危害，研究人员从伊朗番茄根际分离出枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) BU018和恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida) ZA102，通过GC-MS分析其代谢产物，结合防御酶(POD/SOD/CAT)活性、PR基因(NPR1/PR1/PDF1.2)表达及病毒载量检测，发现两菌株分别降低病害严重度36.84%和21.05%，为病毒生物防治提供了新策略。

　　

研究背景

番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)是威胁全球番茄生产的"植物癌症"，通过烟粉虱传播，可造成叶片黄化卷曲、植株矮化甚至绝收。传统防治依赖化学杀虫剂和抗病品种，但病毒基因组易变异导致抗性失效，而化学防控又面临环境压力。更棘手的是，目前尚无直接杀灭植物病毒的商用药剂。面对这一困境，科学家将目光转向了植物自身的"免疫系统"——通过有益微生物激活植物的诱导系统抗性(ISR)，就像给植物接种"疫苗"。

技术方法

研究团队从伊朗7个省份的番茄根际分离250株细菌，基于IAA(吲哚乙酸)、EPS(胞外多糖)和HCN(氰化氢)产量筛选出5株，再通过本氏烟局部病斑试验锁定BU018和ZA102。采用16S rRNA和gyrB/rpoB基因测序鉴定菌种，通过GC-MS分析代谢物。番茄幼苗经农杆菌浸润法接种TYLCV后，分P1(BU018)、P2(ZA102)、P1+P2、TY(病毒对照)和NI(健康对照)五组处理，检测防御酶活性、氧化应激标志物(MDA/H₂O₂)、PR基因表达、病毒载量(qPCR)及生长指标。

研究结果

3.1 菌株鉴定

BU018与枯草芽孢杆菌标准株相似度99.08%，ZA102与恶臭假单胞菌相似度99.84%，已登录GenBank(PP680809/PP680808)。

3.2 防御酶活性

接种后第6-9天，处理组POD/SOD/CAT活性达峰值：P1+P2使CAT活性提升2.3倍；P2单独处理时SOD活性最高(较对照高40%)，显示菌株协同激活抗氧化系统。

3.3 氧化应激标志物

TY组MDA(丙二醛)含量是P1组的2.1倍，而P2使H₂O₂降低37%，证实菌株缓解了病毒引发的膜脂过氧化损伤。

3.4 PR基因表达

P2使NPR1(抗病调控枢纽基因)表达量翻倍；所有处理组PR1(水杨酸通路标记基因)表达均达对照2.5倍；P1特异性诱导PDF1.2(茉莉酸通路基因)上调1.9倍，揭示菌株差异激活防御通路。

3.5 病毒载量

35天时P2使病毒DNA减少3.9倍，效果优于P1(3.6倍)，但组合处理未显现叠加效应，暗示可能存在代谢物竞争。

3.6 病害表型

BU018延迟症状出现7天，最终病害指数降低36.84%，其效果显著优于恶臭假单胞菌(21.05%)。

3.8 活性成分

GC-MS检出9种(BU018)和7种(ZA102)代谢物，其中吡咯并[1,2-a]吡嗪-1,4-二酮在两者中占比最高(41.05%/40.34%)，3,4-二甲氧基苯酚可能通过破坏病原体III型分泌系统发挥作用。

结论与意义

该研究首次揭示枯草芽孢杆菌BU018通过"三重防护"机制抵御TYLCV：①激活SOD/POD/CAT抗氧化酶系清除ROS；②协同诱导SA/JA双通路相关PR基因；③分泌吡咯类化合物直接抑制病毒。尽管恶臭假单胞菌ZA102在调控NPR1方面更突出，但枯草芽孢杆菌在田间适应性(耐高温、形成芽孢)方面更具优势。发表于《Current Plant Biology》的这项成果，为开发基于根际微生物组的"植物疫苗"提供了理论依据，尤其对伊朗等中东地区(占全球番茄产量15%)的可持续农业具有实践价值。未来需开展田间试验验证菌剂稳定性，并解析吡咯类化合物的分子靶点。