Plant Com | 云南农业大学朱书生教授和刘屹湘教授团队解析根际 “诱杀” 互作策略介导的非寄主植物病害防控机制

2026年4月30日，云南农业大学植物保护学院朱书生教授与刘屹湘教授团队在植物学顶级期刊Plant Communications上发表了题为“Decoupling the ‘Attract-and-Kill’ Strategy: Independent Functions for Zoospore Attraction and ROS-Executed Killing Synergize in Disease-Suppressive Intercropping” 的研究论文。该研究基于长达十年的田间系统调查，首次揭示了条带间作体系通过一种精巧的“吸引-杀灭”双重机制（“Attract-and-Kill”）实现对土传病害的可持续控制：非寄主植物根系构建起生态屏障，通过释放化学信号高效诱集病原游动孢子；而间作体系中大蒜分泌的含硫化合物，则诱导活性氧（ROS）爆发和程序性细胞死亡（PCD）途径对诱集而来的游动孢子实施精准杀灭。这种协同作用显著抑制了病害的发生与传播，为多样化种植体系提供了一种兼具理论创新性与实践可持续性的病害管理策略。

土传病害严重威胁农业可持续发展，非寄主植物介导的病害控制策略，跳出“以寄主为中心对抗病原体”的传统思维，转向从农田生态系统层面，利用不同植物物种对病原体的本质差异（即可否被侵染），主动调控病原体的存活与传播环境。然而，非寄主植物根系究竟如何阻遏病原体侵染，其内在机制长期不明。系统解析这一机制，对于开发环境友好的土传病害绿色防控技术、实现土壤健康可持续管理，具有重要的理论价值与现实意义。

十年田间调查表明，玉米与辣椒间作可持续降低辣椒疫病发生率，并显著提高健康植株的时间稳定性。进一步研究发现，条带、环状、斑块三种间作模式均能抑制疫病传播，其中条带间作通过非寄主植物根系有效阻截辣椒疫霉游动孢子的水平扩散，提供最稳定可靠的屏障控制。而室内的游动孢子根际剖面分布也表明玉米根系很明显阻隔了辣椒疫霉菌游动孢子的横向传播。

离体试验表明，大多数供试植物根系（除毛苕子外）均可吸引辣椒疫霉或烟草疫霉的游动孢子，但仅部分非寄主植物（如玉米、大蒜、茼蒿、向日葵）能抑制孢子囊萌发，其中玉米和大蒜还可诱导游动孢子破裂，展现出独特的“诱捕-杀灭”特性。田间间作验证与多元线性回归模型进一步证实，非寄主根系对游动孢子的吸引能力和破裂能力与辣椒疫病发病率呈显著负相关，玉米、茼蒿、苦瓜等植物与辣椒间作可降低发病率42%以上，而毛苕子因缺乏任何阻断作用导致防效最差。

温室实验表明，与辣椒间作的大蒜通过其根系分泌物而非物理阻隔发挥主要作用：间作1～2行大蒜可使辣椒疫病发病率较单作降低52.52%，而移除大蒜或添加活性炭则会显著削弱防效。GS-MS分析发现，大蒜根系分泌物及根际土壤中含有多种硫醚类化合物（如DADS、APDS等），它们能协同干扰辣椒疫霉的感染过程且具有剂量效应，但这些化合物本身并不吸引游动孢子，而是将通过根际浓度梯度实现“杀灭”功能。

转录组分析与表型实验表明，大蒜根系分泌物中的硫醚类化合物（如DADS、DATS等）可显著激活辣椒疫霉的抗氧化通路，通过诱导ROS爆发及细胞凋亡、自噬等程序性细胞死亡（PCD）过程，从而高效杀灭游动孢子和菌丝。外源添加ROS清除剂或凋亡/自噬抑制剂可显著削弱硫化合物的抑菌效果。同时，不同疫霉物种对硫化合物的敏感性存在差异（如辣椒疫霉、烟草疫霉高度敏感，而甜瓜疫霉耐受性较强）,转录组分析显示硫化物敏感的疫霉菌其、抗氧化和解毒相关途径的基因受到了调控，菌丝中ROS诱导也更加明显，表明了诱导ROS爆发可能是硫醚类化合物抑制疫霉菌的关键作用机制。

综上所述，在大蒜-辣椒间作体系中，大蒜根系分泌物和挥发性化合物对辣椒疫霉菌（P. capsici）的所有生活阶段均表现出显著的抑制作用。这种抑制作用主要通过“吸引并杀死”策略实现：分泌物首先吸引辣椒疫霉菌游动孢子，然后其中的硫醚化物（尤其是通过与还原型谷胱甘肽相互作用）破坏细胞内的活性氧（ROS）平衡，并诱导病原体发生程序性细胞死亡（图6）。