在农业领域，植物病害一直是影响农作物产量和质量的重要因素之一。其中，镰刀菌枯萎病（Fusarium wilt disease，FWD）作为一种广泛存在的土传病害，对多种农作物造成了严重的威胁。传统的化学防治方法不仅成本高、环境污染大，还容易导致病原菌产生抗药性。因此，探索更加绿色、高效的生物防治方法成为了一个重要的研究方向。最近，《Science Advances》杂志上发表了一篇题为“Turning antagonists into allies: Bacterial-fungal interactions enhance the efficacy of controlling Fusarium wilt disease”的研究文章，揭示了枯草芽孢杆菌（Bacillus velezensis，Bv）和木霉菌（Trichoderma guizhouense，Tg）之间的相互作用如何增强对镰刀菌枯萎病的防控效果。

一、研究背景

镰刀菌枯萎病是由镰刀菌（Fusarium oxysporum）引起的一种土传病害，能够侵染多种农作物，导致植物枯萎、死亡。传统的化学防治方法虽然能够在一定程度上控制病害的发生，但长期使用不仅会对环境造成污染，还可能导致病原菌产生抗药性。因此，科学家们开始寻找更加环保和有效的生物防治方法。其中，利用有益微生物来改善植物根际微生物群落，从而增强植物对病害的抵抗力，成为了一个重要的研究方向。

二、细菌与真菌的相互作用

在这项研究中，科学家们关注了两种常见的有益微生物：枯草芽孢杆菌（Bv）和木霉菌（Tg）。这两种微生物在植物根际广泛存在，能够促进植物生长并抑制病原菌的侵害。然而，Bv和Tg之间存在着复杂的相互作用，这些相互作用既包括竞争，也包括合作。研究发现，Bv能够产生一种名为杆菌霉素（bacilysin）的抗菌物质，这种物质对Tg的生长具有抑制作用。而Tg则通过一种名为TgMFS4的转运蛋白来摄取杆菌霉素，从而调节其对Bv的敏感性。

三、从对抗到合作的转变

科学家们通过基因编辑技术，对Tg的TgMFS4基因进行了敲除，得到了一个突变株ΔTgmfs4。这个突变株在与Bv共培养时，表现出对Bv的拮抗作用显著降低。这是因为ΔTgmfs4无法有效地摄取杆菌霉素，导致杆菌霉素在共培养环境中积累。这种积累反过来又抑制了Bv的过度生长，使得Bv和ΔTgmfs4能够在土壤中共存。这种从对抗到合作的转变，不仅提高了Bv和Tg在植物根际的定殖能力，还增强了它们对镰刀菌的抑制效果。

四、增强植物免疫反应

除了直接抑制病原菌，Bv和Tg的这种合作还能够激活植物的免疫反应。研究发现，ΔTgmfs4与Bv的共培养能够显著提高植物根际土壤中碳水化合物活性酶（CAZymes）家族基因的表达。这些酶在植物免疫反应中起着重要作用，它们能够分解病原菌的细胞壁，从而阻止病原菌的入侵。此外，CAZymes的表达还与植物激素水杨酸（SA）信号通路的激活有关，这一信号通路能够进一步增强植物的免疫反应。

五、研究意义与应用前景

这项研究不仅揭示了枯草芽孢杆菌和木霉菌之间复杂的相互作用机制，还为开发新型生物防治策略提供了重要的理论依据。通过调节微生物之间的相互作用，我们可以设计出更加高效、环保的生物防治方案，减少对化学农药的依赖。此外，这种方法还可以应用于其他植物病害的防治，为农业可持续发展提供有力支持。

总之，这项研究为我们展示了土壤微生物世界的奇妙之处。在这个微观世界里，细菌与真菌之间的相互作用充满了变数，而科学家们通过巧妙的基因编辑技术，成功地将原本的“敌人”转变为“盟友”，为植物健康和农业发展开辟了新的道路。

引用来源 ：Li, T., Shi, X., Wang, J., Zhou, Y., Wang, T., Xu, Y., Xu, Z., Raza, W., Liu, D., Shen, Q. Turning antagonists into allies: Bacterial-fungal interactions enhance the efficacy of controlling Fusarium wilt disease. Science Advances , 2025, 11, eads5089。