Fortschritte bei der Erforschung der Resistenz von Sekundärmetaboliten von Mikroorganismen gegen Phytophthora capsici
Chili Phytophthora gehört zum Stamm der Oomycota, zur Klasse der Oomycetes, zur Ordnung der Peronosporales, zur Familie der Peronosporaceae und zur Gattung Phytophthora. Es wurde erstmals 1922 beschrieben und ist ein äußerst zerstörerischer, invasiver Erreger, der Pflanzenkrankheiten verursachen kann (siehe Abbildung 1), was zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten in der landwirtschaftlichen Produktion führt. Kamoun et al. berichteten über die zehn wichtigsten Oomyceten-Pathogene, die erhebliche negative Auswirkungen auf die weltweite Ernährungssicherheit und die Erhaltung natürlicher Ökosysteme haben, darunter sechs Phytophthora-Arten, wobei Phytophthora capsici an fünfter Stelle steht. Chili-Phytophthora wurde zunächst für einen Erreger gehalten, der nur auf Chilischoten vorkommt. Später wurde jedoch entdeckt, dass er auch bestimmte Nachtschattengewächse, Hülsenfrüchte und die meisten Melonenarten befallen kann. Chili-Phytophthora wächst schnell und bevorzugt hohe Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit. Sie kann alle Pflanzenteile befallen, einschließlich Wurzeln, Stängel, Blätter und Früchte. Ihre Sporangien können im Boden überwintern und 1-2 Jahre überleben, was die Fruchtfolge von Chili und anderen Kulturen ernsthaft beeinträchtigt. Darüber hinaus kann Phytophthora capsici auf verschiedenen Wegen übertragen werden, z. B. über Wasserquellen, kontaminierte Böden und durch Luftkonvektion. Einmal in das Feld eingeschleppt, ist die Krankheit schwer zu bekämpfen und kann oft nicht mehr ausgerottet werden. Daher ist Phytophthora capsici als zerstörerischer bodenbürtiger Krankheitserreger einer der Hauptfaktoren, die die Entwicklung von Kulturpflanzen wie Chili, Bohnen und Melonen einschränken.

Die Bekämpfung mit chemischen Pestiziden, die Züchtung krankheitsresistenter Sorten und die biologische Kontrolle sind gängige Methoden zur Vorbeugung und Bekämpfung von Phytophthora capsici. Derzeit werden zur Bekämpfung von Phytophthora capsici hauptsächlich chemische Pestizide wie Propineb, Dimethomorph, Metalaxyl und Azoxystrobin eingesetzt, wobei die Bekämpfungseffizienz zwischen 50% und 90% liegt. Chemische Schädlingsbekämpfungsmittel haben sich zu einem wichtigen Mittel zur Krankheitsvorbeugung und für hohe Erträge in der landwirtschaftlichen Produktion entwickelt, da sie bequem angewendet werden können, schnell wirken und wenig kosten. Der langfristige Einsatz chemischer Pestizide kann jedoch zur Entwicklung von Resistenzen bei Krankheitserregern führen und auch die Umwelt belasten. Die Züchtung krankheitsresistenter Sorten erfolgt hauptsächlich durch Hybridzüchtung, Mutagenese und biotechnologisch unterstützte Züchtungsverfahren, die wirtschaftlichere und umweltfreundlichere Methoden zur Verhütung und Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten darstellen. Die Züchtung von krankheitsresistenten Sorten erfordert jedoch einen längeren Zeitraum, und bei krankheitsresistenten Sorten kann es zu einem Verlust der Krankheitsresistenz kommen. Im Vergleich zur chemischen Bekämpfung ist die biologische Bekämpfung eine sicherere Option, da sie die Umwelt nicht belastet. Bei den Mikroorganismen, die Pflanzenkrankheiten bekämpfen, handelt es sich in der Regel um Bakterien, Actinomyceten und Pilze. Sie können die Infektion von Wirtspflanzen mit pathogenen Bakterien durch verschiedene Mechanismen hemmen. Unter ihnen sind hemmende Metaboliten einer der wichtigsten Biokontrollmechanismen für den mikrobiellen Antagonismus gegen Pflanzenkrankheitserreger. Alkaloide, Lipopeptide, Makrolide, Terpene und andere Substanzen, die durch den mikrobiellen Sekundärstoffwechsel produziert werden, haben eine gute hemmende Wirkung auf Phytophthora capsici. So kann beispielsweise das neuartige, aus Bacillus subtilis isolierte Lipopeptid Gagopeptid A die Bewegung der beweglichen Sporen von Phytophthora capsici hemmen und sie zum Absterben bringen; Die minimale Hemmkonzentration (MHK) des aus dem Kulturmedium und dem Mycel von Micromonospora coerulea gereinigten Antibiotikums Ao58A gegen Phytophthora capsici beträgt 3 μ g/mL, und unter Gewächshausbedingungen ist das Antibiotikum Ao58A bei der Bekämpfung von Phytophthora capsici ebenso wirksam wie Methimazol. Ein großer Teil der Fungizide stammt daher nicht nur aus der chemischen Synthese, sondern auch aus Sekundärmetaboliten von Mikroorganismen. Dieser Artikel gibt einen Überblick über 94 aus Mikroorganismen gewonnene Sekundärmetaboliten mit Anti-Phytophthora-capsici-Aktivität in den letzten zwei Jahrzehnten, wobei der Schwerpunkt auf den Quellen der mikrobiellen Sekundärmetaboliten, den antibakteriellen Wirkungen und den antibakteriellen Mechanismen einiger Sekundärmetaboliten liegt. Ziel ist es, eine Referenz für die Forschung und Entwicklung von mikrobiellen Sekundärmetaboliten mit Anti-Phytophthora capsici-Aktivität zu liefern.

Die Entwicklung und Verwendung von Biologika aus Mikroorganismen und deren Metaboliten gelten als wirksame Mittel zur Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten und als Strategien für eine umweltfreundliche landwirtschaftliche Entwicklung. Dieser Artikel fasst 94 mikrobielle Sekundärmetaboliten mit Anti-Pfeffer-Phytophthora-Aktivität zusammen, von denen bakterielle Produkte mit 46,8% den höchsten Anteil haben, während Produkte aus Actinomyceten und Pilzen 27,7% bzw. 25,5% ausmachen. Die überwiegende Mehrheit dieser 94 mikrobiellen Sekundärmetaboliten hat eine gute hemmende Wirkung gegen Phytophthora capsici, und einige Sekundärmetaboliten können gehemmt werden, indem sie die Sporenbewegung einschränken, die Sporen lysieren, die Zellmembranen schädigen, die Proteinsynthese hemmen und die Pflanzenresistenz induzieren. Darüber hinaus sind Trichoderma, Trichoderma und Aspergillus häufig verwendete Biokontrollpilze, aber die Forschung zu ihrem Antagonismus gegen Phytophthora capsici hat sich meist auf lebende Bakterien und Fermentationsbrühe konzentriert, während ihre reinen Produkte gegen Phytophthora capsici relativ wenig untersucht wurden. Daher ist es sehr wichtig, die Fermentationsprodukte dieser drei Pilzarten zu isolieren und zu reinigen, um mehr strukturell neuartige und hochaktive Sekundärmetaboliten gegen Phytophthora capsici zu erhalten.

Obwohl mikrobielle Sekundärmetaboliten ein großes Potenzial zur Hemmung von Phytophthora capsici und anderen Pflanzenpathogenen haben, kann nicht geleugnet werden, dass es immer noch mehrere begrenzende Faktoren bei der Anwendung mikrobieller Sekundärmetaboliten in der landwirtschaftlichen Produktion gibt. Erstens konzentrieren sich die meisten Berichte über die Resistenz von Sekundärmetaboliten von Mikroorganismen gegen Phytophthora capsici auf die Isolierung und Identifizierung der Produkte sowie auf das vorläufige Screening und die Bewertung ihrer Anti-Phytophthora-capsici-Aktivität, während ihre antibakteriellen Mechanismen und Feldversuche kaum erforscht werden; zweitens haben viele Produkte eine geringe Stabilität und werden leicht von externen Umweltfaktoren beeinflusst, was ihre antibakterielle Wirkung stark verringert. Daher ist es in der Zukunft notwendig, die Aufmerksamkeit auf die Durchführung von mehrstufigen und vielschichtigen tiefgreifenden Forschungen zu richten, indem antibakterielle Mechanismen und Feldversuche kombiniert werden; und die Struktur von Produkten mit vielversprechenden Anwendungen zu ändern, um ihre Stabilität und Kontrollwirkung auf Phytophthora capsici zu verbessern. Kurz gesagt, wir sollten das Potenzial von Sekundärmetaboliten aus mikrobiellen Quellen bei der Prävention und Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten objektiv erkennen und ihre Vorteile voll ausschöpfen. Und unter den Bedingungen der starken Verschmutzung durch chemische Pestizide und der Schwierigkeit, krankheitsresistente Sorten zu züchten, ist die Entwicklung und Nutzung von Mikroorganismen