土壤“病”了导致番茄等400多种作物减产,南农教授研究出“专性猎杀”方案
2019-12-03 11:04:36

噬菌体是环境中普遍存在的一类专门侵染细菌的病毒。此前,科学家对噬菌体能否抑制土壤中的病原菌不甚了解。12月2日,《自然-生物技术》发表南京农业大学资源与环境科学学院最新研究成果。该成果揭示,噬菌体不仅可以“专性猎杀”和“精准靶向”土传青枯病的病原菌,降低其生存竞争能力;同时还能够重新调整根际土壤菌群结构,恢复群落多样性,增加群落中拮抗有益菌的丰度。首次揭示了土传病害噬菌体疗法的微生态机制。

通讯员 韦中 许天颖  扬子晚报/紫牛新闻记者 王赟

南京农业大学土壤微生物与有机肥团队

土传青枯病能侵染番茄、花生等400多种作物

随着集约化农业的不合理发展,化肥农药的持续过量投入以及经济作物的单一连作,导致土壤微生物群落结构严重失衡,生态功能急剧削弱。近年来,土壤养分周转不畅、污染难以消解、土传病害频发就是土壤微生态失衡重要证据,这些也是农业资源与环境领域亟待解决的难题。

“土壤不健康了,给作物供应再多养分也没有用。为维持和提升土壤健康,作为土壤肥料工作者,我们团队早在15年前把解决土传病害这一国家重大需求列为重要研究方向,力争解决这一难题。”沈其荣教授告诉记者。

土传青枯病致病菌是青枯菌,在土壤中能存活达10多年。青枯菌能够侵染番茄、茄子、辣椒、烟草、生姜、花生等400多种植物,常导致作物减产,甚至绝收。

韦中博士向记者介绍,传统化学农药和熏蒸等方法短期内见效快,但病原菌容易形成耐药性;再加上农药和熏蒸剂靶向性不强,在杀灭病原菌的同时也破坏了土壤正常的微生物群落,危及到土壤微生物的生态功能,很可能导致病原菌二次侵染时造成更大危害。

噬菌体裂解病原青枯菌形成的噬菌斑

噬菌体可以“专性猎杀”土传青枯病的病原菌

那么是否能找到既能精准猎杀土壤病原菌,又不破坏土壤微生物群落结构和生态功能的环境友好型措施呢?2014年5月,在首次来南农访问的Ville Petri Friman博士医学研究工作的启发下,韦中博士和团队王孝芳把目光聚焦到“噬菌体”这一特殊土壤微生物上。

据了解,噬菌体是一类专性侵染细菌的病毒,在环境中普遍存在,目前,国内外不少学者在医学、养殖、果蔬保鲜、农业病害防控等领域做了不少尝试。但土壤环境复杂,噬菌体疗法在土传细菌性病害防控中的效果还不稳定。最重要是的,噬菌体在土壤中抑制土传病原菌的作用机制还没有阐明清楚。

为解决这些问题,南农实验室首先从广西、江苏、浙江和江西不同地区分离到1000多株病原青枯菌,并筛选到能高效裂解病原菌的噬菌体。最后通过温室和大田研究,发现噬菌体组合能够显著降低青枯病的发生。

“我们的研究改变了土壤微生物菌群以往的点对点单兵作战模式,转向构建生态型的群体战略体系研究;而对于作物的劲敌——土传病原菌而言,并非要‘赶尽杀绝’,而是在土壤有益菌良性互作中,把有害菌有效制衡起来,实现绿色生态的目标。”沈其荣告诉记者说。

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