秘鲁橄榄农生态系统中本土昆虫病原细菌对柿缘野螟（Palpita persimilis）的生物防治潜力

《Plants》：Biocontrol Potential of Native Entomopathogenic Bacteria Against Palpita persimilis in Peruvian Olive Agroecosystems

　　

橄榄（Olea europaea L., 木犀科（Oleaceae））栽培受到显著减产的影响，其主要原因之一是南美洲的食叶性害虫柿缘野螟（Palpita persimilis Munroe，鳞翅目（Lepidoptera）：螟蛾科（Crambidae））危害。目前，对该害虫的防治主要依赖合成杀虫剂，而这类药剂具有不利的环境效应。本研究调查了从秘鲁塔克纳（Tacna）橄榄树根际分离获得的本土昆虫病原细菌。共获得36株细菌分离物，其中筛选出6株对幼虫致死率超过70%的菌株作进一步评价。形态学与分子分析提示，这些分离物可暂定归属于与Lysinibacillus、Paenibacillus、Priestia和Bacillus相关的细菌类群。生物测定表明，幼虫死亡率取决于细菌浓度和暴露时间。诸如Peribacillus sp. UNM等菌株在1 × 10⁹ CFU mL^?1浓度下处理96 h后，可实现100%的幼虫死亡率。采用二项分布广义线性模型（GLM）分析证实，菌株类型、细菌浓度及暴露时间均显著影响幼虫死亡率，表明死亡响应随细菌浓度与暴露时间而变化。这些发现为本土细菌分离物对P. persimilis所具有的昆虫病原活性提供了初步实验室证据，并支持未来在橄榄农生态系统田间条件下对这些分离物开展进一步评估。

该论文发表于《Plants》，聚焦秘鲁南部橄榄农生态系统中本土昆虫病原细菌（entomopathogenic bacteria，EPB）对柿缘野螟（Palpita persimilis）的生物防治潜力。研究背景在于，橄榄（Olea europaea L.）是具有重要经济价值的作物，但其生产受多种病虫害制约，尤其在南美地区，P. persimilis作为重要食叶害虫，可造成严重落叶、营养生长受阻及产量损失。现阶段防控该害虫主要依赖合成农药，但长期使用会带来生态风险、环境污染及可持续性不足等问题。因此，开发适应本地环境、能够纳入综合虫害治理（IPM）的微生物防治资源，成为橄榄生产体系中的现实需求。研究人员据此将关注点放在橄榄根际这一尚未被充分开发的微生物资源库上，希望从中筛选出对P. persimilis具有致病作用的本土细菌，为构建区域化、生态友好的害虫治理策略提供基础证据。

研究人员围绕秘鲁塔克纳地区橄榄园根际土壤中的本土细菌资源开展了分离、筛选、鉴定与致病性评价研究。结果表明，橄榄根际中存在具有昆虫病原活性的细菌类群，其中若干菌株对P. persimilis幼虫具有较强致死效应，且这种效应与接种浓度和暴露时长密切相关。研究还通过统计模型证明，不同菌株间的杀幼虫能力存在显著差异，提示本土细菌资源中蕴含可供进一步开发的候选生防菌株。该研究的重要意义在于，为南美尤其是秘鲁橄榄农生态系统中P. persimilis的微生物防治提供了首批实验室层面的本土证据，也为后续田间评价、分类鉴定深化及作用机制研究奠定了基础。

在技术方法上，研究人员首先在秘鲁Tacna省La Yarada–Los Palos橄榄种植区采集根际土壤复合样本，并分离可培养细菌及耐热芽孢形成菌；随后通过初筛和复筛生物测定，以P. persimilis 2龄幼虫（L2）为供试对象，比较不同菌株在1 × 10⁷、1 × 10⁸和1 × 10⁹ CFU mL^?1下、24–96 h内的致死效果；对高活性菌株进行菌落形态学、革兰氏染色和16S rRNA基因部分序列分析，并采用最大似然法（ML）构建系统发育树；最后使用二项分布广义线性模型（GLM）及Kruskal–Wallis检验、Dunn事后检验分析菌株、浓度和时间对死亡率的影响。

在研究结果部分，论文按照多个小节展示了逐步推进的证据链。

2.1. Isolation of Entomopathogenic Bacteria from Native Soils
研究人员从橄榄根际土壤中共分离出36株细菌，其中约80%为革兰氏阳性杆菌，其余为革兰氏阴性杆菌和革兰氏阳性球菌。通过初步致病性筛选，15株分离物对幼虫死亡率超过50%，进一步从中选出6株死亡率超过70%的菌株开展后续研究，分别为2M-5、3M-19、4M-1、4M-14、4M-26和6M-18。实验观察显示，接受处理的幼虫出现取食异常、叶片受损、虫粪和角质残片增加，随后出现静止、体躯弯曲、组织变暗并死亡等表型，而健康幼虫保持正常体色和活跃取食行为。这一部分说明，塔克纳橄榄根际土壤中确实存在对P. persimilis具有杀幼虫活性的本土细菌。

2.2. Morphological and Microscopic Characterization of Bacteria Isolated from Native Soils
基于致病活性筛得的6株菌在形态学上表现出一定差异，但也具有共同特征。各菌株形成2–4 mm的大型菌落，颜色为乳白至米色，质地较干燥，边缘不规则，外观不透明。所有分离株均观察到内生孢子（endospore）形成，这一特征通常见于与Priestia和Lysinibacillus相关的细菌类群。该结果提示，这些高活性菌株多数属于芽孢形成的革兰氏阳性土著细菌，这类细菌通常具有较强环境耐受性，也符合昆虫病原细菌常见的生态学特征。

2.3. Molecular Identification
研究人员对6株高活性菌株的16S rRNA基因部分序列（约600 bp）进行BLAST比对及系统发育分析。结果显示，虽然部分序列与GenBank参考序列的相似性和覆盖度低于95%，限制了分类学归属的确定性，但最近缘匹配提示这些菌株与Priestia、Lysinibacillus、Paenibacillus和Peribacillus相关。系统发育分析进一步表明，2M-5和4M-26可暂定置于Priestia相关类群，3M-19与Paenibacillus相关，4M-1和4M-14与Lysinibacillus相关，6M-18与Peribacillus相关。作者强调，由于仅使用部分16S rRNA序列，分类结论应视为探索性的、暂定性的，未来仍需依靠全基因组测序作更稳健的鉴定。这一部分的核心结论是：这些活性菌株总体上聚类于Bacillus广义类群（Bacillus sensu lato）相关谱系中，具备与既往已知昆虫病原菌属相一致的系统发育背景。

2.4. Laboratory-Scale Entomopathogenic Activity Assay
实验室致病活性测定结果表明，阴性对照在24、48、72和96 h内均无死亡，说明实验条件本身不会导致明显背景死亡。与之相比，6株本土细菌均能引起不同程度幼虫死亡，而且总体呈现随菌液浓度升高和暴露时间延长而递增的趋势。在最高浓度1 × 10⁹ CFU mL^?1下，Peribacillus sp. UNM和Paenibacillus sp. GCM在96 h时达到100%死亡率，Lysinibacillus sp. YLP和Priestia sp. JBG在同一时点达到96.67 ± 3.33%。即便在较低浓度1 × 10⁷ CFU mL^?1及较早暴露阶段，Peribacillus sp. UNM和Lysinibacillus sp. YLP也已表现出较高活性，提示其起效较快。Kruskal–Wallis分析显示，在96 h且最高浓度条件下，不同菌株间差异不再显著，但在较早时点或较低浓度下菌株间差异明显，说明各菌株在致病进程和效力强弱上存在异质性。

进一步地，研究人员构建了二项分布GLM，对菌株、浓度和时间的综合效应进行推断。模型显著改善了拟合效果，且似然比检验表明细菌浓度、暴露时间以及菌株身份均显著影响幼虫死亡率；浓度与时间的交互作用亦达到显著，意味着浓度效应会随暴露时间而变化。参数估计显示，接种浓度的对数升高与死亡率显著增加相关；菌株间也存在显著差别，一些菌株相对于参考菌株表现出较低杀虫效力。结合预测曲线可见，死亡概率总体随浓度和时间上升而增加，说明本研究中昆虫病原效应具有明确的剂量—时间依赖特征。由此，研究人员确认P. persimilis幼虫死亡并非单一因素驱动，而是由菌株特性、菌量水平和暴露历时共同决定。

讨论部分围绕这些结果的意义进行了收束。研究人员认为，秘鲁南部橄榄根际土壤中存在与Bacillaceae、Planococcaceae和Paenibacillaceae相关的昆虫病原细菌资源，且以可形成内生孢子的革兰氏阳性杆菌占优势，这可能与其在干旱土壤和根际环境中的生存适应有关。由于这些本土菌株来源于区域性农生态系统，因此相较外源生防资源，更有潜力适应当地气候、土壤和生态条件。论文还指出，已有关于相关菌属的研究多集中于Spodoptera、Plutella和Helicoverpa等鳞翅目害虫，而针对P. persimilis的实验性证据尤其在南美地区仍然有限，因此本研究填补了明显的知识空白。

同时，作者谨慎指出，尽管本研究在实验室条件下获得了显著幼虫致死效应，但并未解析具体致病机制，田间生态表现、环境稳定性及非靶标生物安全性也尚未验证。因此，这些结果应被视为本土候选菌株的初步筛选证据，而非可直接推广应用的定论。就应用前景而言，研究结果支持将Peribacillus、Paenibacillus、Lysinibacillus和Priestia相关本土菌株纳入后续田间试验、全基因组分类和功能机制研究，以拓展Bacillus thuringiensis（Bt）之外的微生物防治资源，并为抗药性背景下的橄榄害虫绿色治理提供新方向。

研究结论部分可译为：本研究中所评价的本土细菌菌株在实验室条件下诱导了显著的P. persimilis幼虫死亡，并呈现出依赖细菌浓度和暴露时间的死亡模式。这些结果为与细菌暴露相关的昆虫病原活性提供了初步证据，并提示部分本土分离株值得在未来研究中进一步关注。然而，目前结果仍需谨慎解释，因为这些分离株在田间条件下的防治效果尚有待证实。此外，本研究并未考察与幼虫死亡相关的潜在作用机制，因而仍需进一步研究以阐明这些分离株的昆虫病原活性特征。总体而言，本研究增进了对橄榄农生态系统相关本土昆虫病原细菌的认识，并为今后围绕P. persimilis治理开展的研究提供了基础信息。