番茄(Solanum lycopersicum L.)作为一种重要的蔬菜作物,年产量约2亿吨,其长期受到多种病害的威胁。根结线虫是一种植物寄生线虫,具有专性的寄生生活方式,对农业生产造成重大损失,便是威胁番茄产业最为严重的一种病害。目前主要的处理方法是化学杀菌剂,但需要开发更环保的替代品。寡雄腐霉(Pythium oligandrum)是一种重要的生防卵菌,可以寄生于真菌和卵菌,并具有多种作用机制,但其对根结线虫(root-knot nematode,RKN)引起的疾病的防治作用尚未得到研究。捕食或寄生是寡雄腐霉的主要生物防治机制,寡雄腐霉与植物病原菌接触后,能迅速穿透植物病原菌的菌丝。寡雄腐霉还可以诱导植物抗性,这种诱导的植物抗性涉及致病相关蛋白的产生增加和激素信号通路的调节。寡雄腐霉还能产生生长素,促进植物生长。然而,关于该类菌株对植物寄生线虫的杀虫活性或控制线虫引起的植物病害方面尚没有报道。寡雄腐霉GAQ1菌株被证明寄生于植物病原菌,并控制生姜软腐病。该研究通过体外拮抗实验、盆栽试验和转录组分析,探讨寡雄腐霉GAQ1和CB530.74菌株对Meloidogyne incognita的拮抗作用及其生物防治机制。
首先,为了确定寡雄腐霉线虫是否能有效控制线虫引起的疾病,研究了培养滤液对M. incognit二期幼虫的抑制作用。Po_GAQ1培养滤液处理后24 h, J2s死亡率为84.17%。另一株寡雄腐霉菌株Po_CBS530.74在处理24 h后J2死亡率为74%。未接种的V8液体培养基处理24 h后,对照组线虫J2死亡率仅为14.5%。 接下来测试了这种抑制作用是否可以保护番茄幼苗不受M. incognit的定殖和渗透。在Pluronic F-127凝胶中分散了1500只隐殖夜蛾二期幼虫。在不同时间点观察番茄根尖处J2s的聚集情况。在对照组中,在8 h时,吸引到根部的线虫数量逐渐增加,并有聚集的趋势。24 h时,聚集在番茄根尖的线虫数量开始下降,根尖处的根系扩张明显,说明有很多线虫进入了根尖。对线虫的根系吸引(趋化性)测定结果表明,与对照相比,Po_GAQ1和Po_CBS530.74培养滤液抑制了番茄对线虫的吸引能力。在24 h时,番茄根系染色显示,Po_GAQ1滤液处理过的番茄根尖渗透线虫的数量最少(23.47±10.4),比未处理过的对照组(平均107.74±34.1)减少了78.2%。经Po_CBS530.74滤液处理后,线虫穿透根的平均数量为30.42±13.9,比对照组减少71.76%。
为了研究在温室条件下,寡雄腐霉对番茄RKN病害的防治作用,采用盆栽试验方法,用Po_GAQ1和Po_CBS530.74 接种番茄植株,1周后 M. incognita. 侵染番茄植株。结果表明,与对照组相比,Po_GAQ1和Po_CBS530.74处理每克根的番茄根瘤数分别减少了57.87%和46.28% (p < 0.05)。Po_GAQ1和Po_CBS530.74处理番茄植株也促进了番茄植株的生长(。处理1周后,接种了寡雄腐霉菌株的番茄植株生物量开始显著增加,并且随着时间的推移,与水接种对照相比,增加的幅度越来越大。 Po_GAQ1处理4周后,番茄株高(41 cm)、株重(40.8 g, 27.2%)和根重(5.5 g, 48.2%)均显著高于水处理对照。Po_CBS530.74处理的株重(42.2 g,增加31.2%)和根重(5.8 g,增加56.6%)均显著高于水处理对照。
综上所述,寡雄腐霉P. oligandrum可以有效防治番茄根结线虫,还能够促进番茄植株生长,是一种具有良好应用前景的生防微生物。