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Title:

最新综述 微生物生防制剂的现状与瓶颈

Take home message:

(1)且前微生物生防制剂常在温室中使用,效果更稳定;主食作物多在大田种植,受环境影响大,生防产品效率相对受限。

(2)菌株层面:更优的菌株筛选,使用合成菌群(SynComs) 代替单一菌株。宿主层面:利用植物天然微生物组。制剂层面:改进制剂技术(如抗UV、抗雨水冲刷、延长货架期)

(3)哪些微生物性状和制剂策略最能增强菌株的稳定性、持久性和跨环境效果?气候变化(温湿度、土壤微生物组变化)将如何影响MBCA的表现?如何将MBCA与其他可持续植保策略有效整合?在综合防控中,MBCA能带来的最大额外效果是多少?环境对这一效果的影响如何?


Main:

摘要

(1)Microbial biocontrol agents (MBCAs) offer a sustainable and environmentally friendly alternative to chemical pesticides. 微生物生防制剂为化学农药提供了一种可持续且环境友好的替代方案。

(2)Despite extensive research, relatively few MBCAs successfully make it to commercial products.尽管已有广泛的研究,但成功转化为商业产品的微生物生防制剂相对较少。

(3)In this review, we catalog commercially available MBCAs, examining their modes of action, their target pathogens, and their application contexts.在这篇综述中,我们盘点了市售的微生物生防制剂,分析了它们的作用方式、靶标病原体及应用场景。

(4)Our analysis reveals that most products are based on strains of Bacillus, Trichoderma, and Pseudomonas.我们的分析显示,大多数产品是基于芽孢杆菌属、木霉属和假单胞菌属的菌株。

(5)Additionally, a notable bias exists toward high-value crops and their pathogens, with a comparatively limited representation of products aiming to protect staple crops such as cereals.此外,存在一个明显的偏向,即产品主要针对高价值作物及其病原体,而旨在保护如谷类等主食作物的产品则相对有限。

(6)We propose several strategies to overcome current barriers in MBCA development and improve their market integration.我们提出了若干策略,以克服当前微生物生防制剂开发中的障碍,并改善其市场整合。

(7)Result

(8)Exploring alternatives for chemical pesticides 探索化学杀虫剂的替代品

表1 市场常见生防菌剂

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(9)What are their MoAs? 什么是微生物生防制剂

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这张图总结了微生物生防制剂(biocontrol agents)对抗植物病原体的两种主要作用模式(MoA):直接(Direct) 和 间接(Indirect)。左侧:直接作用,通过产生次级代谢产物/裂解酶直接抑制病原菌。群体感应淬灭(Quorum quenching):干扰病原菌的通讯系统,降低其致病性。重寄生(Hyperparasitism):直接寄生或裂解病原菌。竞争营养与空间:例如通过产生铁载体(siderophores) 螯合铁离子,使病原菌缺铁。右侧:间接作用,诱导植物抗性:激活植物的ISR(诱导系统抗性) 或SAR(系统获得抗性) 相关基因,促使细胞壁加固、产生活性氧(ROS)等防御反应。促进植物生长:通过营养 mobilization/溶解(如解磷、固氮)或产生植物激素(如生长素)来增强植物整体健康。底部图标(形状对应常见菌属):圆形 → Bacillus(芽孢杆菌属)十字 → Streptomyces(链霉菌属)三角形 → Trichoderma(木霉属,实际是真菌,图中列在菌属列表中)条纹 → Agrobacterium(农杆菌属)与 Pseudomonas(假单胞菌属)

(10) Direct mechanisms 直接机制

(11) Indirect mechanisms 间接机制

(12) What crops can we currently protect via MBCAs, and what pathogens do they target? 我们目前可以通过MBCAs保护哪些作物,它们针对哪些病原体?

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这张图对比了高价值作物(如果蔬、花卉)与主食作物(如水稻、玉米、小麦)在生防产品(biocontrol products)上的分布与效果差异。

维恩图(高价值作物 vs. 主食作物)红色圆:高价值作物(High-value crops)黄色圆:主食作物(Staple crops)圆上方的数字:代表 表1 中列出的不同产品数量(图中高价值作物为 32 种产品,主食作物为 22 种,重叠区域为 9 种两者均适用的产品)。不同形状图标对应不同细菌/真菌属(与图1一致,另加星号代表其他菌属): 圆形:Bacillus 十字:Streptomyces 三角形:Trichoderma 条纹:Agrobacterium / Pseudomonas 星号(*):其他菌属。下方环境对比:温室(Greenhouse):环境可控 → 生防产品效率更高(对应高价值作物多在此使用)。 田间(Field):受环境因素影响大(温度、湿度、土壤微生物等) → 生防产品效率较低(对应主食作物)。核心结论:目前市场上针对高价值作物的生防产品数量(32)多于主食作物(22),且前者多在温室中使用,效果更稳定;主食作物多在大田种植,受环境影响大,生防产品效率相对受限。

(13) Possible solutions for developing biocontrol products for field applications开发生防产品用于田间应用的可能解决方案

(14) Improving the microbe, the host, or the interaction 改善微生物、宿主或相互作用

(15) Harnessing the plant's natural microbiomes

(16) Improving formulation and application 改进配方和应用

(17) Concluding remarks and future perspectives 结束语和未来展

 


Words:

Our analysis reveals that most products are based on strains of Bacillus, Trichoderma, and Pseudomonas.