白僵菌属真菌赋能番茄生长与灰霉病防控

近日发表于《J. Fungi》的一项研究,系统评估了球孢白僵菌、布氏白僵菌、蜘蛛白僵菌、畸形白僵菌、毡白僵菌五种白僵菌属真菌在番茄中的内生特性,从定殖、促生长、抗灰霉病三个维度展开全面测试,证实白僵菌属真菌均能与番茄形成内生共生关系,在促进番茄生长、提升灰霉病抗性方面展现出物种特异性优势。其中球孢白僵菌凭借稳定的综合表现,成为番茄绿色种植中兼具实用性与可靠性的生防菌种,也为白僵菌属真菌在农业中的多元化应用提供了权威实验支撑。
本次研究由吉林省农业科学院等单位开展,采用灌根接种方式,将1×10⁸分生孢子/毫升的白僵菌悬浮液处理番茄幼苗,首次针对五种白僵菌的番茄内生效应进行系统对比。结果显示,五种白僵菌均能成功定殖番茄组织,定殖率在33.3%(毡白僵菌)至56.7%(布氏白僵菌)之间,不同菌种在定殖能力、促生效果、抗病表现上各有特点,而球孢白僵菌在各项核心指标中均呈现出稳定且优异的综合性能,成为番茄生防应用中的优选菌种之一。
定殖能力各有差异,球孢白僵菌表现稳定筑牢生物效应基础
内生定殖是白僵菌发挥促生、抗病功效的前提,研究中五种白僵菌的定殖率呈现明显的物种差异,形成了清晰的层级分布。布氏白僵菌以56.7%的定殖率位居首位,展现出最强的番茄组织定殖能力;球孢白僵菌定殖率达43.33%,与蜘蛛白僵菌、畸形白僵菌同属中间优质梯队,远高于毡白僵菌的33.3%。
相较于其他菌种,球孢白僵菌的核心优势在于定殖稳定性与机制成熟度。作为白僵菌属中研究最深入的菌种,其定殖机制已被充分解析,能通过番茄根系顺利侵入植株体内,与番茄形成稳定的内生共生关系,不易受环境小幅波动影响,可持续为番茄植株发挥生物效应。这种稳定的定殖表现,为其后续发挥促生长、抗病害功能奠定了坚实基础,也让其在田间规模化应用中更具可靠性。
促生效果呈物种特异性,球孢白僵菌显著提升株高实现健康促生
研究证实,白僵菌属真菌对番茄的促生长效果并非一概而论,而是呈现出明显的物种特异性,不同菌种在番茄株高、生物量、叶绿素及氮含量等指标上的影响各有不同。
其中,球孢白僵菌、布氏白僵菌、蜘蛛白僵菌是三种能显著提升番茄株高的菌种,球孢白僵菌处理后的番茄株高达16.13cm,较对照组(14.33cm)显著提升12.56%,提升幅度高于布氏白僵菌(8.98%),与蜘蛛白僵菌持平。株高的显著提升意味着番茄营养生长更旺盛,茎秆更健壮,为后续开花结果、产量提升打下良好基础。同时,球孢白僵菌定殖后,未对番茄的叶绿素、氮含量产生显著负面影响,能维持植株正常的光合作用和养分吸收,相较于显著降低叶绿素和氮含量的毡白僵菌,更能保障番茄植株的正常生理代谢,实现健康促生。而布氏白僵菌则展现出独特的生物量提升优势,是唯一能显著增加番茄地上部生物量的菌种,各菌种的促生特点为不同种植需求下的菌种选择提供了精准方向。
均能防控灰霉病,球孢白僵菌抗病效果优异且机制明确
番茄灰霉病是制约番茄产量的顽固病害,化学杀菌剂易产生抗药性且存在环境隐患,而本次研究证实,五种白僵菌属真菌均能有效抑制灰霉病,只是防控效果存在物种差异,为番茄灰霉病的绿色防控提供了多元菌种选择。
体内接种实验中,经所有白僵菌预处理的番茄,灰霉病发病率和病情指数均较病原菌单独处理组大幅降低。其中布氏白僵菌表现出极致的抗病效果,实现了对灰霉病的完全防护;球孢白僵菌的抗病表现同样优异,处理后的番茄灰霉病发病率仅为6.67%,较病原菌组(83.33%)降低约92%,病情指数仅2.67%,降幅达95.51%,与蜘蛛白僵菌、毡白僵菌持平;即便效果相对较弱的畸形白僵菌,也能使灰霉病发病率降低约76%,展现出白僵菌属真菌在灰霉病防控中的整体优势。
体外对峙实验也证实,五种白僵菌均能直接抑制灰霉病菌的生长,而球孢白僵菌的抗病机制经多年研究与本次转录组分析双重验证,明确且成熟:其定殖番茄后,能激活植株体内防御反应相关基因的表达,显著上调蛋白酶抑制剂等关键抗病基因,中和灰霉病菌分泌的毒性因子,从内部激活番茄自身免疫防线,实现 直接抑菌+诱导抗病 的双重效果,这种抗病方式不易让病菌产生抗药性,防控效果更持久。
球孢白僵菌的独有价值:研究深厚、应用成熟,适配规模化种植
在白僵菌属真菌各有优势的背景下,球孢白僵菌除了在本次研究中展现出稳定的综合性能,更凭借数十年的研究积淀和成熟的产业化应用体系,成为番茄规模化种植中更具实际应用价值的菌种,这也是其区别于其他白僵菌的核心优势。
其一,研究体系完善。作为白僵菌属的“模式菌种”,球孢白僵菌的内生定殖、促生长、抗病、杀虫等分子机制均被充分解析,后续可通过分子手段进一步优化性能,而其他菌种仍处于基础研究阶段,相关机制尚未明确;其二,应用场景广泛。球孢白僵菌不仅能成功定殖番茄,还能在黄瓜、水稻、烟草、玉米、小麦等多种作物中实现内生定殖,兼具病虫害防控和生长促进双重功效,而其他白僵菌目前仅在番茄中完成实验验证,应用场景尚未拓展;其三,产业化技术成熟。球孢白僵菌已形成标准化的生产、加工、储存工艺,孢子活性高、保质期长、田间应用便捷,且已有多款成熟商业产品面市,田间施用技术也被广大种植户熟知;其四,虫病双防特性突出。球孢白僵菌兼具昆虫病原真菌和植物内生菌双重身份,除了防控番茄灰霉病,还能有效防控番茄上的蚜虫、粉虱、棉铃虫等多种害虫,实现 一次施用,虫病双防+促生 ,大幅减少化学农药和肥料的使用,降低种植成本。
白僵菌属真菌各展所长,球孢白僵菌成番茄生防优选
本次研究全面揭示了白僵菌属真菌在番茄种植中的应用潜力,不同菌种各有优势:布氏白僵菌定殖率最高、抗病效果极致且能提升地上部生物量,蜘蛛白僵菌在株高促生和抗病上表现均衡,球孢白僵菌则凭借稳定的定殖能力、显著的促生效果、优异的抗病表现,结合完善的研究基础、成熟的产业化体系和广泛的应用场景,成为番茄绿色种植中 高适配性、高性价比 的优选生防菌种。
这一研究成果不仅打破了白僵菌属研究中单一菌种的局限,展现了该属真菌的多元化应用价值,也为农业生防领域的菌种筛选和应用提供了科学依据。随着绿色农业、可持续农业的发展,生物菌剂的应用需求持续提升,球孢白僵菌作为经实验验证、产业成熟的优质菌种,必将在番茄乃至其他作物的提质增效、减药减肥中发挥核心作用,而白僵菌属其他菌种的研究与开发,也将为农业绿色防控注入更多新活力。
引用来源
Chang, Y.; Lin, X.; Sui, J.; Li, Q.; Zhao, Y.; Sui, L.; Zhang, Z. Endophytic Beauveria spp. Enhance Tomato Growth and Resistance to Botrytis cinerea via Transcriptomic Regulation. J. Fungi 2025, 11, 799. https://doi.org/10.3390/jof11110799