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大豆是世界上重要的經濟油料作物，但其在生長過程中極易受各種病害侵襲，嚴重影響其產量及品質。其中，大豆鐮刀菌根腐病是世界范圍內大豆生產面臨的重要病害之一，在大豆的整個生育期內均可發生。

近日，齊齊哈爾大學生命科學與農林學院植物病理學實驗室負責人王芳團隊篩選出一種優秀菌株，能夠防控病害與促進生長，為大豆鐮刀菌根腐病的生物防治提供了新思路。研究成果日前在線發表于《生物技術通報》。

大豆鐮刀菌根腐病發病率高

“大豆鐮刀菌根腐病是一種由鐮刀菌屬真菌引起的土傳病害，從大豆苗期至成株期均可能發生。”王芳介紹，這種病害嚴重時甚至會影響側根，阻礙大豆結莢、造成籽粒發育不良，導致減產。據統計，大豆鐮刀菌根腐病在大豆產區的發病率普遍較高，重病地塊發病率可達80%以上，嚴重影響大豆產業的健康發展。

然而，大豆鐮刀菌根腐病的防治面臨諸多難點。王芳說，該病害的病原菌種類多樣，包括尖孢鐮刀菌、禾谷鐮刀菌等多種鐮刀菌屬真菌，且這些病原菌在土壤中腐生能力強，難以徹底根除。該病害的發生還受多種環境因素影響，如土壤溫度、濕度、耕作方式、播種深度等，增加了防治的難度。此外，大量使用化學殺菌劑不僅成本高，還可能破壞土壤生態平衡，導致病原菌產生耐藥性，進一步加劇防治的復雜性。

近些年，利用芽孢桿菌等土著微生物的拮抗特性抵御植株病害，已經成為農業病害防治的新策略。

王芳說：“很多生活在植物根部的根際微生物，就像是植物的貼身保鏢，不僅能幫植物吸收營養、強健根系，還能在植物面臨病菌侵襲或環境壓力時挺身而出。”芽孢桿菌就是這些“隱形衛士”的其中一員。

基于此，王芳團隊致力于從大豆根基土壤中篩選出具有強拮抗特性的芽孢桿菌。

是“抗病衛士”也是“營養專家”

兩年前，王芳團隊深入齊齊哈爾市、黑河市大豆鐮刀菌根腐病發病區進行病害樣本的調查取樣，從染病的大豆根部樣品中分離獲得46株菌株，最終篩選出5株菌株。

經過一系列試驗，團隊發現其中一株編號為20-8的菌株展現出對多種鐮刀菌的強大拮抗能力，特別是對引發大豆鐮刀菌根腐病的主要病原菌——禾谷鐮刀菌的抑制效果尤為顯著。

通過16S rRNA序列分析、生理生化特性鑒定及形態學觀察，團隊最終確認這位“抗病衛士”為暹羅芽孢桿菌。實驗結果顯示，利用菌株20-8的稀釋發酵液處理接種了病原菌的大豆植株，不僅成功將病情指數降低了32.64%，更實現了對大豆鐮刀菌根腐病達46.08%的防治效果。

為了進一步探索菌株20-8的抗病機制，研究團隊深入研究了不同濃度發酵液對禾谷鐮刀菌的影響。團隊發現，隨著處理時間的延長或發酵液濃度的增加，該菌株對病原菌的抑制效果愈發顯著——菌落直徑減小、菌絲生長受阻、孢子萌發率降低。一系列現象表明菌株20-8正通過分泌蛋白酶、纖維素酶、葡聚糖酶等拮抗代謝物，以及揮發性化合物，對病原真菌實施精準打擊，破壞其細胞膜與細胞壁結構，致其功能喪失、胞質泄漏，最終走向凋亡。

值得一提的是，菌株20-8不僅是一位出色的“抗病衛士”，還是“營養專家”，能促進植物生長。它具備溶磷、溶鉀、固氮及產鐵載體的能力，可通過轉變土壤中營養元素的形態，提高植物根際養分的可利用性，為大豆生長提供源源不斷的動力。

王芳表示，菌株20-8能夠在大豆根際有效定殖，形成生物被膜，占據有利生態位點，在防控大豆鐮刀菌根腐病的同時，也為幼苗的茁壯成長創造了有利條件。這一發現不僅揭示了根際微生物在植物健康生長中的關鍵作用，也為未來開發新型生物農藥和植物生長調節劑開辟了新途徑。“目前這一研究成果已經進入田間試驗階段。”王芳說。

大豆鐮刀菌根腐病的防治是一項復雜而艱巨的任務，但王芳團隊相信，生物防治將成為未來大豆病害防控的重要手段之一，為大豆產業的健康發展提供有力保障。