根際微生物組是抵禦土傳病原體的第一道防線。迄今為止，大多數微生物組增強策略都依賴於直接抑制病原體的拮抗微生物的生物強化。一些根相關細菌能夠促進病原菌的生長，我們稱之為病原菌的助手細菌。有理由推斷抑制助手細菌可能有助於控制病原菌數量。近日，南京農業大學在The isme Journal上發表論文“Indirect reduction of Ralstonia solanacearum via pathogen helper inhibition”，證實了上述推論，提出調控微生物組抑制助手細菌進行病害控制的新策略。

根際微生物對病原體生長的直接和間接影響的模式圖

背景

迄今為止，大多數研究都集中在某些特定的植物相關微生物對病原菌的抑制上，大多數微生物組管理策略都是圍繞著能夠直接抑制病原體生長的微生物進行生物防治。在實際應用中，這些菌株往往環境依賴性強，定殖效果差，且沒有充分考慮抑制或促進病原體生長的複雜微生物相互作用。

基於一部分與植物相關的微生物可以促進病原體的生長和致病性，該論文提出了病原體生態學的新觀點。認為透過抑制病原體助手細菌產生的間接效應將對病原體丰度和隨後的病害發生率產生重大影響。

實驗設計

從番茄根際土壤中分離的640株根際細菌庫中篩選助手細菌，測試它們與青枯病菌菌（Ralstonia solanacerum）的兩兩相互作用。選擇了兩個具有代表性的病原體助手細菌，建立了三方培養實驗，其中病原體與其中一個助手細菌以及46個單獨細菌菌株的上清液一起生長，選擇這些菌株代表與病原體正性、中性或負性相互作用的梯度。在離體和番茄根際，對每個群落中的病原菌生長進行了監測。

結果

番茄根際青枯菌抑制和助手菌株的分類特徵。160個根相關細菌中，26.9%菌株有抑制作用，50.6%的菌株顯著促進生長。這兩類菌分別成為抑制菌株和助手菌株。抑制菌株與輔助菌株的相對比例存在明顯的門水平差異。42.5%的厚壁菌屬菌株表現出抑制，49.1%的變形菌菌株、51.6%的擬桿菌菌株和63.9%的放線菌菌株則有促進作用。

抑制或促進青枯菌生長的根際菌株的分類特徵

青枯菌輔助菌株與其他根際菌菌株之間的成對相互作用。葉狀桿菌（Phyllobacterium ifriqiyense LM1，Pi）和副氧化微桿菌（Microbacterium paraoxydans LM2，Mp）。當與番茄植株在體內生長時，助手菌株Pi在體外將青枯菌密度增加了51.2%，在體內增加了946.7%，並將發病嚴重程度增加了75%。Mp在體外增加了39.7%的青枯菌密度，在體內增加了461.6%，並使病害嚴重程度增加了62.5%（圖3C）。

助手細菌對青枯病菌生長和病害發生的影響

測試了46種根際菌菌株的上清液對助手菌株Mp和Pi的影響。10.9%的菌株促進Pi的生長，而82.6%的菌株抑制了Pi的生長，6.5%的菌株沒有顯著影響。37.0%的受試菌株對Mp產生積極影響，63.0%的受試菌株對Mp產生消極影響。這些相互作用定義為根際細菌對青枯菌生長的間接影響。

考慮到每個根際細菌菌株的直接效應及其對R.solanacearum生長的間接效應時，考慮了四種可能的組合：（i）8種菌株組合顯示出負直接效應和正間接效應（P−H+，（ii）16個菌株組合表現出正直接效應和正間接效應（P+H+），（iii）30個菌株組合表現出負直接效應和負間接效應（P−H−) （iv）38個菌株組合表現出正的直接效應和負的間接效應（P+H）−). 絕大多數菌株組合分為兩類，其中32.6%為P−H− 41.3%為P+H−, 表明間接的負面影響可能與減少R.solanacearum的生長有關。

存在助手菌株的情況下，對青枯菌密度和植物病害嚴重程度的直接和間接影響的重要性。在有輔助細菌存在的情況下，間接效應比直接效應更能解釋青枯病菌密度和疾病嚴重程度的總變化。這些結果表明，抑制病原助手菌株有可能在體外和體內限制青枯菌的生長，並降低青枯病的嚴重程度。

助手細菌存在下直接和間接效應對青枯病菌數量和發病程度的對比

在存在輔助菌株的情況下，直接和間接效應對青枯菌密度和病害嚴重程度的相對貢獻。構建了一個模型來預測直接效應與間接效應對體內外青枯菌密度以及疾病嚴重程度的影響。與對病原體的直接影響相比，間接效應對體外青枯菌密度和體內青枯菌密度的預測效果要好得多青枯病的嚴重程度。表明根際細菌對助手細菌生長的間接影響比對病原體本身的直接影響更能預測病原體密度。

展望

建議在病害綜合治理過程中，應考慮對病原體助手菌株的間接影響，從而提供更多的生態解決方案。