南京农业大学：5-氨基乙酰丙酸控制草莓枯萎病：促进益生菌与抑制病原菌的双向调节

近日，Horticultural Plant Journal在线发表了南京农业大学园艺学院汪良驹教授团队题为“5-Aminolevulinic acid against strawberry Fusarium wilt: bidirectional regulation of biocontrol agents and pathogens（5-氨基乙酰丙酸控制草莓枯萎病：促进益生菌与抑制病原菌的双向调节）”的研究论文。

草莓枯萎病(SFW)由尖孢镰刀菌草莓专化型真菌(Fof)引起。Fof通过根部附近伤口侵入植株体内，大量增殖菌丝，并分泌毒素，从而引起植物合成胼胝质和胶体物，堵塞根茎维管束，进而影响植株水分和养分运输，叶片萎蔫，最终导致草莓干枯死亡。目前最常用的防治方法是施用广谱性杀菌剂如甲基托布津(TM)等。但是，长期使用化学农药将引起环境污染和真菌抗药性。哈茨木霉(T. harzianum)是一种天然、无毒益生菌，但它是否能控制SFW至今鲜见报道。

5-氨基乙酰丙酸(ALA)是一种天然、无毒、可生物降解和环境友好型植物生长调节剂。近几十年来的研究表明，ALA能够调节植物生长发育，增强植物对生物和非生物胁迫抗性。迄今为止，关于ALA对SFW的调控效应知之甚少。

（1）ALA能否控制草莓枯萎病？

（2）ALA何以控制草莓枯萎病？

（1）研究者先从田间患病草莓植株中分离、纯化获得3种真菌。经外观形态和DNA序列等多手段检测，认为它们分别是哈茨木霉(T. harzianum)，尖孢镰刀菌(F. oxysporum)和烟曲霉菌(A. fumigatus)。其中前者是益生菌，后两者为病原菌（图1）。对于尖孢镰刀菌，研究者再次利用尖孢镰刀菌草莓专化型Fof特异引物鉴定，发现两者DNA序列吻合度为100%，因而确认为Fof。

Fig. 1 Disease symptoms, fungal isolation and purification and morphologic identification from the sick strawberry plants

（2）用TM 500倍稀释液或/和 20 mg · L^-1 ALA溶液单独或联合喷施于草莓病株表面，一个月后观察发现(图2)，TM或ALA单独施用的病级指数和丙二醛含量均显著降低，ALA+TM联合施用的效果更好，表明ALA可以与TM共同控制草莓枯萎病发生。

Fig. 2 The alleviative effects of TM and/or ALA treatments on SFW

(3)测定草莓叶片叶绿素英光参数结果显示(图3)，与对照相比，ALA或/与TM处理显著改善患病植株叶片英光参数，包括最大荧光(Fm)、可变英光(FV)、PST最大光化学量子产量(Fv/Fm)和PSI和PST两个反应中心的光合性能指数(Ptotal)等显著提升表明ALA处理显著改善感染Fo的草莓植株的叶片光合能力。这些效应比单纯TM处理更优。

Fig. 3 Effects of TM and/or ALA treatments on the chlorophyll fluorescence parameters of the sick strawberry leaves

（4）TM显著降低患病草莓植株根和叶中三种真菌的基因丰度，表明TM是一种有效的化学杀菌剂，可强烈抑制SFW中真菌(包括益生菌和病原菌)增殖(图4)。然而，单独施用ALA时，这三种真菌的相对基因丰度呈现典型的双向变化，其中T. harzianum基因丰度在叶和根中显著增加，而Fof和A. fumigatus的基因丰度在叶和根中显著下降。类似地，在PDA培养基中加入20 mg · L^-1 ALA，则T. harzianum生长受到促进，而其他病原菌的生长受到抑制(图5)。这里，我们再次观察到ALA对真菌生长的双向调节作用，同时发现，ALA增强T. harzianum对Fof和A. fumigatus的拮抗效应。

Fig. 4 Effect of TM and/or ALA treatment on the relative gene abundance of T. harzianum, Fof and A. fumigatus in SFW

Fig. 5 Effect of 20 mg ∙ L^-1 ALA on the growth of T. harzianum, Fof, and A. fumigatus (A) and confrontation growth (B) for 24 h, 48 h and 72 h, respectively

（5）将不同真菌回接至健康草莓植株，并用外源ALA处理，结果显示T. harzianum和ALA协同抑制由Fof引起的SFW，促进开花结果(图6)。接种A. fumigatus的草莓植株没有表现出明显的病害症状，表明其不是一种严重的致病真菌。ALA和T. harzianum的促进作用依然清晰可见，但没有对SFW的影响显著。因此，ALA和T. harzianum单独或协同作用可以防控草莓枯萎病，并且促进草莓植株生长以及开花与结果。

Fig. 6 Pathogenicity analysis and ALA effect on T. harzianum, Fof, and A. fumigatus in strawberry plants