作为全球农业生产面临的最严峻土传病害之一，植物细菌性青枯病（Plant Bacterial Wilt, PBW）危害面广、其病原多样性高、发病机制复杂、传播迅速和管理难度极大而闻名，常被比喻为“植物癌症”。该病害每年造成数百亿美元的经济损失，严重威胁茄科作物（如番茄、马铃薯、茄子、烟草）、香蕉、生姜、花生、桑树等重要经济作物的产量和品质安全。在气候变化加剧、连作障碍普遍的背景下，青枯病的防控已成为国际植物病理学和农业可持续发展的热点与难点问题。
近日，动物科学学院刘吉平教授课题组在Ecological Indicators 发表了题为“Understanding plant bacterial wilt: pathogen diversity, ecological interactions, and management challenges”的综述论文。
文章开篇指出，植物细菌性青枯病是一种典型的土传病害，其全球性危害巨大且致病机制复杂。该病害的主要病原为青枯茄科劳尔氏菌种复合体（Ralstonia solanacearum species complex, RSSC），田间调查显示，该病害往往不是由单一病原菌感染引起，还伴随多种病原体（如其他机会性致病细菌、真菌、植物寄生线虫等）的联合入侵所致。当前植物青枯病的防控面临许多新问题新挑战，包括：典型致病菌和机会性致病细菌来源复杂；典型致病菌的遗传多样性高（如RSSC分为多个生理小种和系统发育型），导致其宿主的范围广（超过200种植物）以及宿主植物的根际微生物菌群失调（dysbiosis），进而作为病害暴发的生态驱动因素尚未被充分认识；多病原菌的协同感染（co-infection）机制不明晰，增加了病害预测难度；传统化学防治（如杀菌剂、土壤熏蒸）效果有限，易诱导抗药性、破坏土壤生态平衡，并带来环境污染风险等等。这些问题不仅凸显了当前农业生产防控青枯病的脆弱性，也是推动人们对病原的溯源从“单一病原中心论”转向“病原微生物生态系统论”的现实选项。而且传统研究多聚焦于青枯劳尔氏菌的个体毒力因子（如III型分泌系统、胞外多糖等）的研究，对根际/土壤微生物生态互作的整体动态的认识尤显不足，导致我们对病害发生机制的理解片面化，进而出现“头痛医头，脚痛医脚”的现状。
图1：微生物相互作用及其对植物细菌性枯萎病病原体-宿主动态的影响
本综述系统探讨了植物细菌性青枯病（PBW）的病原微生物生态学，重点关注四个关键维度：（1）病原微生物生态学对病害发生及其进展的影响，尤其关注病原菌多样性和生态相互作用；（2）病原微生物的竞争、拮抗和协同作用；（3）病原的共感染机制，包括接触、定殖和增殖阶段；（4）病原群体感应（QS）在共感染过程中的调控作用。我们对现有文献的进行了全面回顾和分析，文献的研究表明，PBW是一个多维度联合作用的植物系统性病害，主要由青枯菌与其他多病原菌联合侵染植物，导致植物根际内外微生物菌群失调，进而助力典型病原菌优势定植密切相关。
在病原菌多样性部分，作者系统总结了青枯茄科劳尔氏菌种复合体（RSSC）的进化与变异特征，指出其高遗传可塑性（如通过水平基因转移获取抗性基因）使之适应多种宿主和环境。同时，田间病害的发生常涉及新发病原体（emerging pathogens）和潜在协同感染病原体（potential co-infecting bacteria）的影响，这些微生物通过改变根际微环境放大典型病原菌（主效病原）的致病力。
病原微生物生态互作是文章的重点章节，全面解析了病原微生物之间的竞争（competitive exclusion，如资源争夺）、拮抗（antagonism，如分泌抗菌化合物、铁载体竞争）和协同（synergism，如营养互补、毒力协同表达）三种模式。在健康土壤中，有益微生物（如植物生长促进菌，PGPB）通过竞争与拮抗抑制病原菌定殖，降低病害发生率；反之，失调状态下协同互作加剧疾病，如促进生物膜形成、增强毒力因子表达，导致免疫逃逸和宿主系统性萎蔫。文章探索性地构建了协同感染的三阶段动态模型：① 接触阶段（contact）：多种病原体同时或先后接触宿主根表，建立初步附着；② 定殖阶段（colonization）：病原体通过共享生物膜、抑制宿主免疫等方式协同突破植物屏障；③ 增殖阶段（proliferation）：病原体在维管束内爆发式扩增，阻塞水分运输并引发全身症状。该模型基于大量的文献和课题组的实证研究，为多病原共同入侵提供了可量化、可验证的理论框架。病原体的群体感应（QS）的作用类似协同致病的“病原分子指挥系统”。QS信号分子（如酰基高丝氨酸内酯）不仅调控青枯劳尔氏菌自身毒力（如III型分泌系统激活），还实现跨物种对话，精准协调不同病原体在感染阶段的毒力表达时序，促进水平基因转移和抗性基因扩散。
面对当前研究的挑战与局限（如田间数据不足、多组学整合难度大、QS调控网络解析不全），建议：首先，加强多组学技术应用研究：整合宏基因组学（解析群落结构）、宏转录组学（揭示功能动态）和代谢组学（描绘代谢网络），实现根际微生态的实时监测与病害早期预警。通过机器学习模型构建预测系统，提前评估暴发风险。其次，开发新型微生物生态友好的干预工具或产品：① 创制QS淬灭剂（quorum quenching agents）——研发针对性干扰病原“跨物种对话”的物质，从分子层面瓦解协同感染；② 建构高效有益微生物制剂与合成微生物群落（Synthetic Communities, SynCom）——筛选并优化PGPB组合，定向重建健康作物的根际生态；③ 选用生物有机肥与功能微生物菌株，促进土壤微生物多样性恢复，增强植物获得系统性抗性（Systemic Acquired Resistance）。再次，强调田间验证与应用转化：将实验室机制快速推向大田试验，形成区域化防控方案，如结合轮作或套种、生物熏蒸和智能监测的综合技术体系。最后，还建议未来的植物青枯病系统防控研究应聚焦天然环境中的QS网络解析、协同感染的时空动态模拟，以及气候变化对作物根际内外微生物组失调的影响。
动物科学学院刘吉平教授为该论文通讯作者，学校2023级博士研究生袁婷和讲师易辉玉为本文共同第一作者，该研究工作得到了现代农业产业技术体系建设专项（CARS-18-ZJ0304）的资助。
相关论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2025.114423.
文图/动物科学学院
