综述：促进植物生长的根际细菌与细菌生物防治剂在番茄病害管理中的应用：作用机制、应用方式及组学研究视角

《GLOBAL CHALLENGES》：Plant Growth-Promoting Rhizobacteria and Bacterial Biocontrol Agents in Tomato Disease Management: Mechanisms, Applications, and Omics Perspectives

　　番茄产业中植物促生长细菌（PGPR）和生物控制剂（BCA）通过营养吸收、激素合成、抗菌代谢产物及诱导系统抗性等机制促进生长并抑制病原体，多组学技术为解析其作用机制提供新工具。

　　植物疾病、农业集约化以及如干旱等气候灾难近年来对农业生产造成了显著影响。尽管化学合成农药和肥料在过去几十年中一直是提高作物产量和控制病害的主要工具，但它们的使用带来了严重的生态和健康风险。土壤污染、有益微生物群落的破坏以及病原体抗药性的增强，都是化学农业所带来的问题。因此，寻找更环保、可持续的替代方案成为农业科学界的重要课题。植物生长促进根际细菌（PGPR）和生物控制剂（BCA）因其对环境友好、对植物生长有益且能有效抑制病原体，正逐渐被研究者们关注。本文综述了PGPR和BCA在番茄生长促进和病害抑制方面的直接与间接机制，并探讨了它们在现代农业中的应用前景。

番茄作为一种重要的经济作物，对环境变化和病害的敏感性较高。在高湿度条件下，番茄容易受到多种病原体的侵袭，如细菌性萎蔫病和细菌性斑点病，这些病害严重影响了番茄的产量和品质。随着全球变暖导致大气湿度上升，以及人口增长带来的农业压力，寻找有效的病害防控手段变得尤为迫切。PGPR和BCA作为天然的生物控制手段，不仅能够改善土壤环境，还能通过多种方式提升植物的健康状态和抗逆能力。

在农业实践中，有机农业和传统农业的方式存在显著差异。有机农业不使用化学合成肥料和农药，而是依赖于生物多样性、轮作、覆盖作物等方法来提升土壤肥力和植物健康。这种方式虽然有助于保护生态环境，但同时也面临着病害控制的挑战。相比之下，传统农业虽然能够提高作物产量，但其对土壤微生物群落的破坏性较大，可能导致土壤结构恶化和生态失衡。因此，如何在保持高产量的同时维护土壤健康，成为现代农业需要解决的关键问题。

土壤微生物群落对于作物生长至关重要。土壤中的微生物不仅参与养分循环和有机物分解，还在抑制病害和增强植物抗逆性方面发挥着重要作用。例如，PGPR能够通过分泌抗生素、降解病原体细胞壁以及诱导植物的系统性抗性等机制，直接或间接地控制病害的发生和发展。同时，它们还能通过促进植物营养吸收和调节植物激素水平，提高植物的生长速率和产量。PGPR和BCA在土壤中的多样性决定了它们对植物生长和健康的影响程度，因此，如何选择合适的微生物种类并优化其应用方式，是提高农业可持续性的关键。

近年来，随着“组学”技术的发展，对植物-微生物相互作用的研究取得了显著进展。组学技术包括基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学，这些技术为揭示微生物如何影响植物健康和生长提供了强有力的工具。通过这些技术，研究者能够更全面地了解PGPR和BCA的作用机制，从而开发出更有效的生物控制策略。例如，转录组学可以帮助识别在特定环境条件下，哪些基因被激活或抑制，进而影响植物的抗病能力。蛋白质组学则能够揭示这些基因产物如何在植物体内发挥作用，而代谢组学则关注微生物如何通过其代谢产物影响植物的生理和病理状态。

此外，组学技术还能够帮助评估不同农业实践对微生物群落的影响。例如，有机农业和传统农业在微生物多样性方面存在显著差异，这可能影响作物的生长和病害的控制效果。通过分析不同农业模式下的微生物组成和功能，研究者可以更好地理解如何通过优化农业管理方式来提升土壤健康和作物抗病能力。这种整合性的研究方法不仅有助于提高农业生产的可持续性，还能够减少对化学合成物质的依赖，从而降低环境和健康风险。

在番茄种植中，PGPR和BCA的应用已经取得了一定的成果。例如，某些PGPR菌株能够通过分泌铁载体来提高番茄对铁元素的吸收能力，从而增强其生长和抗病性。同时，它们还能通过调节植物激素水平，如生长素（IAA）和细胞分裂素，来促进番茄的根系发育和营养吸收。此外，一些BCA菌株能够通过诱导系统性抗性（ISR）来增强番茄对病原体的抵抗力。例如，研究发现，某些菌株能够通过激活植物体内的防御信号通路，如茉莉酸和乙烯通路，来提升番茄的抗病能力。

在实际应用中，PGPR和BCA的引入需要考虑其与植物的共生关系以及土壤环境的适宜性。例如，某些PGPR菌株在特定的土壤条件下才能发挥最佳效果，而其他菌株则可能因土壤pH值的变化而影响其功能。因此，如何在不同的农业环境中选择和应用合适的微生物种类，是实现可持续农业的重要挑战。此外，PGPR和BCA的长期效果和稳定性也需要进一步研究，以确保它们在不同季节和气候条件下的有效性。

未来，随着“组学”技术的不断进步，PGPR和BCA的研究将更加深入。通过整合基因组、转录组、蛋白质组和代谢组数据，研究者能够更全面地了解微生物与植物之间的相互作用机制，从而开发出更精准的生物控制策略。例如，利用RNA测序技术可以识别在特定病害条件下，哪些基因被激活或抑制，进而揭示植物的防御反应机制。同时，蛋白质组学和代谢组学的结合，有助于研究微生物如何通过其代谢产物影响植物的生理状态，从而提高其抗病能力。

尽管PGPR和BCA在农业中的应用前景广阔，但目前仍存在一些研究空白和挑战。例如，如何在大规模农业生产中有效推广这些生物控制手段，如何评估其长期生态影响，以及如何优化其在不同作物和环境条件下的应用效果，都是需要进一步探索的问题。此外，微生物与植物之间的相互作用机制仍不完全清楚，需要更多的实验数据来支持理论研究。因此，未来的研究应更加注重多学科交叉，结合生物学、化学和信息技术，推动生物控制技术的创新和应用。

总的来说，PGPR和BCA作为天然的生物控制手段，为现代农业提供了重要的替代方案。它们不仅能够有效控制病害，还能通过促进植物生长和增强抗逆性，提高农业生产的可持续性。随着技术的进步和研究的深入，这些微生物将在未来的农业体系中扮演越来越重要的角色。然而，要实现其广泛而有效的应用，还需要克服诸多挑战，包括微生物的筛选、应用条件的优化以及对环境和生态影响的深入评估。只有通过系统的研究和实践探索，才能充分发挥PGPR和BCA在农业中的潜力，为全球粮食安全和生态可持续性做出贡献。