獼猴桃細(xì)菌性潰瘍病，是由丁香假單胞菌獼猴桃致病變種(Psa)引發(fā)的一種極具破壞力的病害，發(fā)病突然、傳播速度快，一旦爆發(fā)很難有效控制，給全球獼猴桃產(chǎn)業(yè)帶來了極大威脅。以往，人們主要依靠傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥來對(duì)抗該病害，不僅效果有限，長期使用會(huì)讓病原菌產(chǎn)生抗藥性，而且會(huì)破壞土壤原本的生態(tài)平衡，帶來一系列環(huán)境問題。

為順應(yīng)綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，我所獼猴桃課題組針對(duì)獼猴桃潰瘍病問題開展了大量研究工作，終于在近期成功篩選出一種對(duì)環(huán)境友好的殺菌劑—三氯異氰尿酸(TCCA)，為該病害的防治提供了全新的解決辦法。相關(guān)研究成果以“Application of trichloroisocyanuric acid in controlling kiwifruit bacterial canker disease demonstrates its promising potential as an eco-friendly bactericide”為題發(fā)表在國際權(quán)威期刊Chemical and Biological Technologies in Agriculture上(中科院二區(qū)，IF=5.2，JCI 排名 8/89)(Gao et al. Chem. Biol. Technol. Agric.(2025)12:3.)，我所獼猴桃課題組高建有助理研究員為該論文第一作者，王發(fā)明研究員和葉開玉副研究員為共同通訊作者。中科院武漢植物園李黎博士和吉首大學(xué)劉世彪教授參與了該研究工作。

TCCA 是一種廣譜、低毒且不易產(chǎn)生抗藥性的綠色殺菌劑，通過緩釋次氯酸(HClO)發(fā)揮強(qiáng)氧化作用，被廣泛用于水處理、衛(wèi)生防疫、工業(yè)漂白等領(lǐng)域，但在植物病害防治上的應(yīng)用較少，其作用方式尚不明確。為驗(yàn)證TCCA 防治獼猴桃潰瘍病的效果，研究團(tuán)隊(duì)開展了一系列獼猴桃體外、體內(nèi)殺菌實(shí)驗(yàn)。體外實(shí)驗(yàn)顯示，TCCA 表現(xiàn)出強(qiáng)大的抑菌能力，在較低濃度下就能明顯抑制 Psa 的生長。而在活體感病植株實(shí)驗(yàn)中，500mg/L 濃度的 TCCA 表現(xiàn)更為出色，能夠快速清除獼猴桃葉片和枝條內(nèi)已經(jīng)定殖的 Psa，防治效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過氫氧化銅、百菌清等傳統(tǒng)農(nóng)藥，病害抑制率能達(dá)到 90% 以上。

表1 離體條件下，較低的TCCA濃度即可顯著抑制獼猴桃潰瘍病菌的生長

圖1 TCCA清除植物組織內(nèi)部病原菌的能力顯著強(qiáng)于其它常用藥劑

經(jīng)過深入研究，科研人員發(fā)現(xiàn)TCCA 對(duì)病原菌有多重作用機(jī)制。首先，TCCA 具有氧化作用，能夠破壞 Psa 的細(xì)胞膜，使細(xì)菌內(nèi)部的核酸和蛋白質(zhì)泄漏，從而直接導(dǎo)致病原菌死亡。其次，TCCA 還能顯著下調(diào) Psa 的毒力基因，像生物膜形成基因、運(yùn)動(dòng)相關(guān)基因以及 III 型分泌系統(tǒng)基因等。這些基因被抑制后，病原菌的運(yùn)動(dòng)能力和致病能力就會(huì)大大削弱。此外，TCCA 處理還能顯著提升獼猴桃體內(nèi)過氧化氫酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)等防御酶的活性，增強(qiáng)獼猴桃自身抵抗病害的能力。

圖2 TCCA的多重作用機(jī)制

TCCA符合我國 AA 級(jí)綠色食品的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)(NY/T393 - 2013)，可以很好地替代那些高殘留化學(xué)農(nóng)藥。TCCA 的成本較低，在果園消毒、種苗處理、田間病害防控等方面都非常適合使用，能夠幫助農(nóng)戶降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。并且，對(duì)TCCA 的推廣應(yīng)用，有望減輕農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)傳統(tǒng)有毒農(nóng)藥的依賴，降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害，為獼猴桃產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

目前，TCCA 在實(shí)驗(yàn)室條件下已經(jīng)展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì)，但要廣泛應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中還需要進(jìn)一步田間規(guī)模化試驗(yàn)，并對(duì)施用技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)此，該研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)下一步實(shí)驗(yàn)并開展技術(shù)推廣，并且嘗試將TCCA 應(yīng)用到柑橘、水稻等其他作物的病害防控中，為我國的綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展注入新的動(dòng)力。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金(32060643、32060666)、廣西科技重大專項(xiàng)(桂科 AA23023008)、國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目(2022YFD1400200)、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系廣西落葉果樹產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)專項(xiàng)(nycytxgxcxtd - 2023 - 13 - 01)等項(xiàng)目的資助。

文章鏈接https://doi.org/10.1186/s40538-024-00724-4