2024年 07月 06日
农业部门已向减少使用合成化学品的方向发生了重大转变,从而引发了对生物防治剂作为防治作物病害替代品的广泛研究。这些制剂有望带来环境效益,但它们对根瘤菌圈中有益微生物和本地土壤微生物群的影响尚未得到广泛探讨。
为此,一个研究小组深入研究了两种生物防治剂--Trichoderma atroviride SC1(Ta SC1)和枯草芽孢杆菌 PTA-271 (Bs PTA-271)--对葡萄根瘤层细菌和真菌微生物群的影响,以及它们在植物防御机制中的作用。该研究采用了扩增子测序和定量实时聚合酶链式反应(qPCR)等先进技术,并利用液滴数字 PCR(ddPCR)对根瘤菌圈中 Ta SC1 和 Bs PTA-271 的存在进行了定量分析。
研究结果表明,真菌微生物群受土壤类型、生物防治处理和取样时间的影响很大,而细菌微生物群对这些因素的反应变化较小。生防菌剂的存活和建立取决于土壤类型,这表明土壤的物理化学特性对这些菌剂的成功起着至关重要的作用。值得注意的是,Ta SC1 的处理对真菌共生网络有明显的影响,导致系统更加复杂和稳定,正相关性增加。
就葡萄树的防御能力而言,这些能力因土壤类型而异,在沙质土壤中更为有效。这凸显了根瘤菌群中微生物之间相互作用的复杂性,以及考虑多种因素(如土壤类型、取样时间和生物防治处理)以全面了解微生物群落结构和动态的必要性。
这项研究由葡萄与葡萄酒科学研究所(ICVV)的 BIOVITIS 研究小组与捷克共和国布尔诺门德尔大学、法国兰斯大学和巴伦西亚理工大学合作完成,论文发表在《植物生物群》(Phytobiomes)杂志上,题目是 "生物控制剂的建立及其对根瘤菌微生物群的影响和诱导的葡萄防御能力高度依赖于土壤"。
这些发现对葡萄园管理具有重要意义。随着生物控制剂的使用越来越普遍,了解它们与根圈微生物组的相互作用有助于优化其效果,并最大限度地减少任何意外后果。该研究强调了土壤类型作为生物控制剂成功关键因素的重要性,这表明葡萄园管理者可能需要根据特定的土壤条件来调整这些控制剂的使用。
此外,Ta SC1 还能提高真菌网络的复杂性和稳定性,这为葡萄健康管理提供了新策略。通过培育更具弹性的微生物群落,葡萄园可以更好地抵御各种压力和疾病,从而实现更可持续、更高产的葡萄栽培实践。
未来的研究应继续探索生物控制剂和土壤微生物群在不同环境条件下的微妙相互作用。长期研究可以更深入地了解这些相互作用是如何在多个生长季节和不同气候条件下演变的。此外,研究生物防治剂影响微生物网络和植物防御能力的机制,可以开发出更有针对性、更有效的生物防治策略。
整合先进的分子技术(如元基因组学和代谢组学)对于揭示根瘤菌圈内复杂的动态变化至关重要。通过加深对这些相互作用的了解,我们可以更好地利用生物控制剂的潜力,促进可持续农业的发展,提高作物在全球挑战面前的适应能力。
这项由生物技术研究小组及其合作者进行的开创性研究,为我们深入了解生物控制剂对葡萄园微生物群的土壤依赖性影响提供了宝贵的见解。研究结果表明,葡萄园管理需要考虑土壤特性、微生物群落和植物健康之间错综复杂的相互作用。随着农业产业不断寻求合成化学品的可持续替代品,此类研究对于指导葡萄栽培及其他领域有效、负责任地使用生物控制剂至关重要。