Biologisches Bekämpfungspotenzial von Sphingomonas sp. gegen pflanzenpathogene Pilze und Wurzelknotennematoden
Das Hauptproblem der modernen landwirtschaftlichen Produktion ist der Missbrauch von Pestiziden und Düngemitteln, der zu schwerwiegenden Folgen wie Bodendegradation, Verschlimmerung von Pflanzenkrankheiten und -schädlingen, Verschlechterung der ökologischen Bedingungen und Qualitätsminderung der landwirtschaftlichen Erzeugnisse geführt hat. Chemische Pestizide verbleiben unweigerlich in den von Menschen verzehrten Lebensmitteln und stellen eine Gefahr für die menschliche Gesundheit dar. Daher wird der Einsatz chemischer Pestizide in landwirtschaftlichen Erzeugnissen weltweit immer weiter reduziert, und die Öffentlichkeit und die Wissenschaft hoffen sehr, dass sicherere und umweltfreundliche Alternativen zur Verhütung und Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten in der Landwirtschaft gefunden werden. In den letzten Jahren haben biologische Bekämpfungsstrategien bei der Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten große Beachtung gefunden. Die biologische Kontrolle ist eine wirksame alternative Methode zur Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten, die nicht nur das durch Pestizide verursachte "3R"-Problem löst, sondern auch dem Bedürfnis der Menschen nach Lebensmittelsicherheit entspricht.

Die mikrobielle Schädlingsbekämpfung ist eine Form der biologischen Schädlingsbekämpfung, bei der Mikroorganismen oder deren Stoffwechselprodukte eingesetzt werden, um Schadorganismen zu beeinflussen oder zu hemmen. Sie hemmt vor allem das Wachstum von Krankheitserregern durch Antagonismus, Konkurrenz, Lyse, Parasitismus und andere Wechselwirkungen zwischen Organismen und beugt so Pflanzenkrankheiten vor und kontrolliert sie. Dies gilt als die sicherste, vielversprechendste und umweltfreundlichste neue Methode. Gegenwärtig gibt es viele Arten von Mikroorganismen, die zur Vorbeugung und Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten eingesetzt werden können, wobei Chaetomium spp., Trichoderma spp., Gliocladium spp., Aspergillus spp., Bacillus spp. und Pseudomonas spp. die wichtigsten antagonistischen Mikroorganismen gegen Pflanzenpathogene sind. Weltweit sind über 300 Arten von behaarten Schalenpilzen bekannt, die zum streng saprophytischen Typus der Pilze gehören. Sie gelten als eine wichtige Familie für die Produktion von kohlenhydrataktiven Enzymen und Antibiotika. Sie können Zellulose und organisches Material effektiv abbauen und haben antagonistische Auswirkungen auf andere Mikroorganismen im Boden. Sphingomonas ist eines der am frühesten untersuchten Biokontrollbakterien auf dem Gebiet der Mykorrhizapilze, und seine Verwendung als Biokontrollmittel zur Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten lässt sich bis ins Jahr 1954 zurückverfolgen. Damals stellten Tveit und Moore fest, dass die Samen bestimmter Kulturpflanzen in Brasilien, wie Hafer und Gerste, bei einer Infektion mit Fusarium graminearum eine antagonistische Wirkung auf Helminthosporium victoriae haben und Gersten- und Hafersämlinge vor einer Infektion mit Fusarium spp. schützen können. In der Folgezeit haben wir mit der kontinuierlichen Vertiefung der Forschung herausgefunden, dass Sphingomonas die Stressresistenz von Pflanzen wirksam verbessern und sehr gute Bekämpfungseffekte bei verschiedenen Pflanzenkrankheiten haben kann. Seine sekundären Metaboliten sind vielfältig und strukturell neuartig, mit biologischen Aktivitäten wie antimykotischen, nematodenabtötenden und antiviralen Eigenschaften. Sie bietet beträchtliche Aussichten für die biologische Bekämpfung von pflanzenpathogenen Pilzen und Wurzelknotennematoden.

 

Pflanzenkrankheiten, die durch pflanzenpathogene Pilze und Wurzelknotennematoden verursacht werden, gefährden die Pflanzenproduktion ernsthaft. Der Einsatz von Biokontrollbakterien und ihren sekundären Stoffwechselprodukten ist eine wichtige Strategie zur Verhinderung und Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten in der Landwirtschaft. Sphingomonas ist das am besten untersuchte Biokontrollbakterium der Gattung Sphingomonas, das verschiedene gängige pflanzenpathogene Pilze wie Fusarium, Fusarium, Sclerotinia, Alternaria und Colletotrichum wirksam hemmen kann. Sphingolipide, Azone und Flavopin sind die Hauptwirkstoffe von Sphingolipiden gegen pflanzenpathogene Pilze. Unter ihnen haben Chaetoglobosin A und Favipin eine starke abtötende Wirkung auf die in China vorherrschenden Wurzelknotennematoden, die südlichen Wurzelknotennematoden und die javanischen Wurzelknotennematoden. Sphingomonas kann Pflanzenkrankheiten durch sieben Mechanismen bekämpfen: Produktion von Sekundärmetaboliten mit antimykotischer Wirkung, Produktion von zellwandabbauenden Enzymen, Induktion von systemischer Resistenz in Pflanzen, Förderung von Pflanzenwachstum und -entwicklung, starker Parasitismus, Konkurrenz und synergistischer Antagonismus.

Sphingomonas hat ein großes Potenzial für die biologische Schädlingsbekämpfung, aber es gibt immer noch einige Probleme bei seiner Anwendung zur biologischen Schädlingsbekämpfung. Erstens sind Sphingomonas und seine Stoffwechselprodukte stark von den Umweltbedingungen abhängig. Die Forschung zu Sphingomonas und seinen Stoffwechselprodukten wird meist unter kontrollierten Laborbedingungen durchgeführt. Bei der Anwendung auf dem Feld kann die antagonistische Wirkung jedoch aufgrund von Faktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und pH-Wert stark abnehmen, und auch Pestizidrückstände auf dem Feld können sich negativ auf Sphingomonas auswirken. Zweitens gibt es erhebliche Unterschiede in der Biokontrollwirkung der verschiedenen Sphingomonas-Stämme. Einige Sphingomonas-Stämme sind extrem selektiv und haben oft nur eine gute Kontrollwirkung auf ein oder wenige pathogene Bakterien. In der Praxis gibt es eine Vielzahl von Pflanzenpathogenen, und wenn das antibakterielle Spektrum der Biokontrollbakterien zu schmal ist, ist es schwierig, die gewünschte Wirkung zu erzielen. Schließlich ist das System zur Fermentation und Produktreinigung von Sphingomonas im großen Maßstab noch nicht ausgereift. Daher ist es notwendig, Sphingomonas weiter zu isolieren und zu screenen, die tatsächliche Biokontrollwirkung von Sphingomonas und seinen Sekundärmetaboliten in der Praxis zu bewerten und ein schnelles und effektives Fermentations- und Produktreinigungssystem für eine bessere und umfassendere Entwicklung und Nutzung von Sphingomonas zu entwickeln. Ich glaube, dass mit der Vertiefung der Forschung und der allmählichen Verbesserung des Umweltbewusstseins der Menschen die Entwicklung effizienterer, sicherer und umweltfreundlicherer Biopestizide in der Zukunft immer ein Trend bei der Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten sein wird. Die Aussicht auf den Einsatz von Sphingomonas als Biokontrollmittel ist ebenfalls vielversprechend.