近日，海南大学热带农林学院/三亚南繁研究院刘铜教授团队在黄瓜连作障碍的生物防治方面取得重要进展，揭示了棘孢木霉FJ035通过调控根际微生物菌群来控制连作黄瓜枯萎病的生防机制，成功构建了高效防治枯萎病的简化合成菌群。该成果为土传病害的绿色防控提供了新的理论依据与技术路径。

研究背景

长期连作导致土壤微生态失衡与土传病害频发，严重制约黄瓜产业的可持续发展。经过长达9年的不同栽培模式比较研究，团队发现栽培方式显著影响土壤理化性质及微生物群落结构，某些核心微生物类群可能在缓解连作障碍、维持微生物群落稳定及促进作物健康方面发挥关键作用（Zhang et al., 2023, Geoderma）。在此基础上，课题组进一步探索生防木霉如何通过调控根际微生态实现土传病害的长效防控，相关成果近日发表于植物学权威期刊《Plant Cell and Environment》，发表题为“Trichoderma asperellum FJ035 restructure the rhizosphere microbiome to control the cucumber Fusarium wilt”的研究论文。

研究内容与发现

本研究系统评价了棘孢木霉FJ035在连作系统中对黄瓜枯萎病的防治效果。历经温室中连续11茬的连作试验（图1），结果显示，施用FJ035可显著降低枯萎病的病情指数，防治效果达68.28%，且防效具有持续性。

图1：在连作过程中棘孢木霉FJ035引入防控黄瓜枯萎病的示意图

为解析其作用机制，研究团队开展了根际微生物组转移实验。结果表明，经棘孢木霉FJ035处理的根际土壤在移植后仍能有效抑制病害发生，说明木霉并非仅依靠直接拮抗作用，而是通过重塑土著微生物群落结构来实施防控。进一步通过高通量测序与分离培养相结合的方法，研究揭示了棘孢木霉FJ035处理能显著改变根际细菌与真菌的群落组成，并促进链霉菌（Streptomyces）、寡养单胞菌（Stenotrophomonas）等有益细菌属的富集。基于上述发现，团队构建了由FJ035与30株细菌组成的合成菌群TB11，其对枯萎病的防治效果达70%，并显著促进植株生长。

合成菌群的简化与应用潜力

研究进一步将TB11简化为由FJ035与6株核心细菌（属于Streptomyces、Sinomonas、Ensifer、Pseudomonas和Paenibacillus）组成的简化菌群TB5。该简化菌群防效达71.43%，植株鲜重增加54.69%，表现出与TB11相近的防控与促生效果（图2）。

图2：简化菌群的构建及其对黄瓜生长和抗枯萎病的

  影响

进一步对简化菌群内部互作进行研究发现，FJ035可促进上述细菌在黄瓜根际的定殖量，形成具有抗病功能的保护性微生物群落。基因组分析与共培养实验进一步揭示了这些细菌在溶磷、产吲哚乙酸（IAA）、纤维素酶以及合成多种抗菌活性物质方面的潜能。

此外，研究还发现TB5处理能显著激活黄瓜植株的系统抗性，上调抗氧化酶（SOD、CAT、POD）及防御相关基因（如LOX、EIN2、NPR-1等）的表达，并促进植物生长相关激素合成通路(图3)。

图3：棘孢木霉FJ035招募根际微生物群来增强抗黄瓜枯萎病和促进生长的模式图

研究意义与创新点

该研究不仅揭示了棘孢木霉通过调控根际微生物群落防控连作黄瓜枯萎病的作用机制，还成功构建出高效、稳定的木霉-细菌跨界合成菌群TB5，为土传病害的绿色防控提供了新型微生物制剂开发思路与应用策略。

论文由在读博士生张漫漫、王睿副教授、博士后Raja Asad Ali Khan为共同第一作者，海南大学热带农林学院/三亚南繁研究院刘铜教授为唯一通讯作者。研究获得国家自然科学基金、海南省重点研发计划及海南省教育厅博士科研创新基金项目资助。

全文链接：https://doi.org/10.1111/pce.70250

（图文：刘铜，审核：王睿）