小麦赤霉病和茎基腐病是全球小麦生产中危害严重的两大病害，常年造成产量损失。赤霉病不仅直接导致小麦减产，病原菌侵染后产生的脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）等毒素，还会污染麦粒，威胁人畜饮食安全；茎基腐病则会破坏小麦茎基部输导组织，引发植株早枯、形成白穗，籽粒灌浆受阻，进一步加重产量损失。
当前，这两类病害的防控仍面临诸多瓶颈：兼具双病抗性的优质小麦品种极度匮乏，现有抗病资源存在抗性交叉短板；秸秆还田、玉米-小麦轮作等耕作模式推广，虽提升了土壤肥力，却也让田间病原菌源持续积累；长期依赖化学防治，不仅易诱发病原菌抗药性，部分化学药剂还可能刺激毒素合成，加剧粮食污染风险，同时破坏土壤微生态。更关键的是，传统防控多针对单一病害、单一时期施策，地下茎基腐病与地上赤霉病防控割裂，缺乏全程、立体的绿色防控路径。
针对小麦生产中的这一痛点难题，我院刘慧泉教授团队，长期聚焦赤霉病菌源过量这一核心问题，瞄准病菌有性生殖产生初侵染源的关键环节，深耕生防真菌研发与生防机制解析。近期，团队两项研究成果分别在线发表于《Journal of Integrative Agriculture》和《Plant, Cell & Environment》，成功挖掘本土高效聚孢霉菌株，揭示双重生防机制，构建起“一菌多防、根穗联动”的小麦病害绿色防控新模式，为破解双病叠加危害、实现减药增效提供了科学支撑与技术方案。
聚焦本土菌株筛选，突破生防适应性短板
生物防治是绿色农业的重要发展方向，聚孢霉属真菌的生防潜力早已被学界认可，但外来生防菌株常存在田间适应性差、定殖效果不稳定的问题，且该属除粉红聚孢霉外，其余菌种在小麦镰刀菌病害防控中的应用价值、作用机制尚未被系统解析。
为此，团队从我国多样化农业生态系统中，分离筛选出50株本土聚孢霉属真菌，经过多轮室内验证与田间测评，优选出翠绿聚孢霉Cc878、Cc620两株高效菌株。这两株菌株源自本土生态环境，对我国小麦主产区的土壤、气候条件适配性强，能稳定在田间定殖繁殖，克服了外来菌株“水土不服”的痛点。
双重机制协同发力，实现根穗联动立体防控
团队通过系统研究，首次明确了优选聚孢霉菌株的双重生防机制，打破了传统生防菌单一抑菌的局限，实现了从“被动治病”到“主动防病”的转变。
一重机制：重寄生剿杀，从源头削减菌源。聚孢霉可通过分泌细胞壁降解酶、活性次级代谢产物，直接附着、穿透赤霉病、茎基腐病病原菌的菌丝与子囊壳，实现重寄生灭杀；尤其能精准抑制病原菌子囊壳形成，破坏已成熟子囊壳，阻止子囊孢子释放，从源头减少田间初侵染源，扭转了以往仅扬花期被动防治赤霉病的局面。转录组分析进一步证实，重寄生过程中，聚孢霉会对病原菌造成细胞膜损伤、代谢紊乱与DNA损伤，迫使病原菌启动应激修复反应，彻底压制病原菌活力。
二重机制：内生诱抗，激活小麦自身免疫力。优选的Cc878、Cc620菌株，可通过种子处理在小麦根系内无害定殖，与小麦建立稳定共生关系，充当“植物疫苗”的角色。根系定殖后，菌株能激活小麦体内MAPK信号通路与苯丙烷类代谢通路，通过TaWRKY33关键转录因子调控下游防御基因表达，触发植株系统性抗性，让小麦整株处于防御戒备状态，实现“根系定殖、地上抗病”的远程防控效果。
一菌多用显优势，契合小麦生产实际需求
试验结果表明，聚孢霉Cc878、Cc620具备“一菌多防”的实用特性，防控场景覆盖小麦全生育期，适配田间简化管理需求：
广谱防控病害：一次种子处理，地下可高效防控茎基腐病、根腐病、全蚀病等土传、种传病害，地上通过免疫诱抗，兼顾赤霉病、条锈病等气传病害，构建地下至地上的立体防御体系。
精准促生壮苗：菌株具备“促根不促长”的独特优势，苗期重点促进小麦根系深扎发育，不引发地上部徒长，完美契合冬小麦“春前长根、春后长叶”的生理节律，既提升水肥吸收能力，又增强抗倒伏性，协调生长与防御的资源分配。
生态安全友好：作为本土土壤习居菌，可依托秸秆残体持续繁殖，形成良性生态调控循环，不污染土壤与麦粒，不杀伤蜜蜂、蚯蚓等非靶标生物，规避了化学农药的抗药性、毒素污染风险。
产业化潜力突出：优选菌株产孢量可达10⁸孢子/mL以上，产孢能力强，发酵生产成本低，分生孢子耐储运、货架期稳定，适配种衣剂、可湿性粉剂等多种商业化剂型，便于田间推广应用。
两项研究不仅完善了聚孢霉生防真菌的作用机制理论，更搭建了可落地的小麦病害绿色防控技术路径。团队筛选的本土聚孢霉菌株，摒弃了“替代化学农药”的传统思路，定位为田间“生态调节器”，通过削减菌源、延缓病害爆发，为化学农药减施创造空间，兼顾防控效果、粮食安全与生态效益。
目前，相关菌株已通过多地点田间试验验证，防控效果稳定、安全性高，为应对小麦赤霉病、茎基腐病复合危害，推进绿色农业、减药增效生产提供了切实可行的新方案，有望在小麦主产区规模化推广应用，助力小麦稳产提质。
图1 聚孢霉通过内生诱导系统抗病以提高小麦对多种病害的抗病性
图2 玉米-小麦轮作系统中基于聚孢霉的病害可持续治理方案
《Journal of Integrative Agriculture》论文第一作者为我院在读博士生张鑫，刘慧泉教授和王光辉副研究员为共同通讯作者；《Plant, Cell & Environment》论文第一作者为已毕业博士台佳和在读博士生张鑫，刘慧泉教授与许铭副教授为共同通讯作者。团队研究生丁鑫源、李沅哲、朱熠熹、吴怡菁及已毕业研究生魏毓莹、龙鑫源、范君参与研究工作。我院康振生院士、江聪教授、王秦虎副教授、中国农业科色情片 色情片 研究所孔令安研究员、山东省农业科色情片 江航博士、河南科技大学徐建强教授为该研究提供了重要支持。我院项萍高级实验师、唐喆实验师，作物抗逆与高效生产全国重点实验室黄雪玲正高级实验师、赵华高级实验师、张国云高级实验师、袁凤平实验师为该研究提供了重要技术支持。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助。
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编辑：刘小凤
审核：赵 磊
