里氏木霉诱导茶树防御反应有效防控茶树轮斑病

  茶作为我国传统饮品已有数千年的历史，如今更是在国际上被广泛接受，因其保健功效更是受到各国消费者的喜爱。茶树是一种多年生的灌木或小乔木，由于多年生系统和对湿热气候的偏好，茶树遭受病害袭击的风险更高。全球范围内，由拟盘多毛病菌（Pestalotiopsis-like species）引起的轮斑病被认为是影响茶树产量和品质的一种重要的流行病害，在中国、韩国、日本、肯尼亚等国已有蔓延趋势。近期，印度学者提出用里氏木霉诱导茶树产生免疫抗病来抵御该病害的发生和流行。

  作者发现在印度南部，这种病害的爆发可造成17%的作物损失。我国研究人员也发现，在我国主要的茶叶种植区，轮斑病的出现显著减缓了产业的产量并造成茶叶质量的显著下降。拟盘多毛病菌是一种多食性坏死菌，可在高温干燥地区感染多种多年生作物，该病菌能够感染成熟的茶树叶片和嫩枝并引起完全坏死。该病原菌孢子在土壤和茶树病残体中持续存在多年，阴雨天气促进它们的传播，而干燥天气则有助于病原菌的生长。在防治方法上，多种对灰霉病具有良好防效的化学杀菌剂，却对轮斑病的抑制效果几乎可以忽略不计，如甲基苯并咪唑氨基甲酸酯(MBCs)、去甲基化抑制剂(dmi)和二硫代氨基甲酸酯(dtc)。此外，长期使用化学杀菌剂会在土壤中留下对有益微生物有害的残留物，且有可能导致靶标病原体产生耐药性，从而使病害防控变得更为困难。因此，利用微生物防菌剂防治茶树轮斑病是值得推介的防控手段。一个多世纪以来，大量研究表明木霉是一种潜在的植物病原体拮抗剂，其包含竞争、真菌寄生和对养分和空间的竞争作用等多种生物防治机制。

在该研究中，作者从印度北孟加拉邦18个地区的根际土壤样品中分离纯化了16株具有不同培养和形态特征的木霉，经验证均对茶树轮斑病病原菌有拮抗作用。在16个分离株中，TRPATH01具有最高的拮抗活性（81.3%），其次是分离株TRNKT01 （78.6%）。通过进一步评估16株木霉菌株的生物活性代谢物产量，结果显示所有拮抗菌株均能产生非挥发性和挥发性代谢物，均显示出显著（P < 0.05）的抑制作用。基于ITS和TEF-1 α测序，鉴定分离物TRPATH01为里氏木霉（Trichoderma reesei）。试验发现，在PDA中添加里氏木霉甲醇提取物能够抑制拟盘多毛病菌菌丝生长。与对照相比，最高浓度为200 μg/mL几乎完全限制了病原菌的生长。在该研究中，发现里氏木霉（T. reesei）可以产生几种细胞壁降解酶（Cell Wall Degrading Enzymes，CWDEs），如几丁质酶、纤维素酶、蛋白酶和脂肪酶，表明T. reesei的潜在拮抗活性可能与这些酶的分泌有关。

图1 里氏木霉防治假拟盘多毛孢的效果研究

此外，实验发现T. reesei可以在35°C，浓度高达8%的生理盐水和pH 9条件下可以生长，说明T. reesei适合半干旱气候、盐碱地和碱性土壤生长。该研究中发现，茶树用里氏木霉（T. reesei）处理后不仅减轻了病原菌的症状和发展，而且还能够明显抑制病原菌产孢。这表明拮抗剂介导的ISR可能会影响孢子形成的效率。研究发现共接种植物的总酚类化合物含量较高，表明植物防御系统在生物胁迫下具有活性。植物的防御机制可以通过增加苯酚和酶的活性，如POD和PAL来增强。在该研究中，与未处理的阴性对照相比，叶面喷施里氏木霉可以提高接种了里氏木霉的茶树的PPO活性。此外，POD和PPO通过交联和木质化细胞壁以及将信号传递到未受到挑战的邻近细胞来促进超敏反应。本研究的结果表明，利用里氏木霉（T. reesei）作为一种微生物制剂来对抗引起轮斑病的病原体，并作为一种促进植物生长的兴奋剂。T. reesei显著改善了植物的生长指标，处理过的植物具有更高的防御相关酶活性。

图2 里氏木霉对拟拟多毛孢菌的生长抑制情况