小麦赤霉病（Fusarium head blight, FHB）是全球小麦栽培生长中的主要病害之一，该病害从小麦苗期到穗期均可发生，其中穗腐病危害最为严重，可直接导致产量和品质下降。小麦赤霉病在我国南方冬麦区，如长江中、下游冬麦区，川滇冬麦区和华南冬麦区等地经常流行为害；东北三江平原春麦区在多雨年份也可流行成灾。病害大流行年份小麦病穗率在50%～100%，产量损失20%～40%。2001—2018年共发生了9次大规模的小麦赤霉病流行，给农民带来了巨大的经济损失。小麦赤霉病病原菌为镰刀菌复合种，其无性态为禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum），属镰刀菌属，能产生分生孢子进行无性繁殖；有性态为玉蜀黍赤霉（Gibberella zeae），为赤霉属。小麦赤霉病不仅会造成小麦产量大幅度降低，其释放的真菌毒素B型毛孢烯，如脱氧雪腐菌醇（DON）和雪腐菌醇（NIV）会影响小麦类食品的烘焙质量。在常规的食品加工条件下，由于毒素具有很好的稳定性，它们在食品加工过程中不容易降解消除，可能导致人类健康问题。现阶段防治赤霉病的方法主要包括生物防治、化学防治、农业防治等，通过这些方法降低小麦DON毒素的含量，提高小麦产量并改善籽粒品质。
近期，研究人员发现一株盖姆斯木霉（Trichoderma gamsii）对小麦枯萎病病原菌展现出良好的防效，并深入研究了该菌株对微生物种群动态的影响。相关成果“Minimal impacts on the wheat microbiome when Trichoderma gamsiiT6085is applied as a biocontrol agent to managefusariumheadblightdisease”发表在Frontiers in Microbiology，发现通过T.gamsiiT6085与多种方法相结合综合防控赤霉病具有明显的防病效果，并利用微生物组学分析手段证明菌株T6805对小麦植株相关的微生物种群动态影响较小，具备良好的开发应用前景。
菌株T6085接种14天时，没有观察到病害的发生；接种28天后，尽管出现了赤霉病的典型症状，但是与对照相比，发病率明显降低；而35天时，接种盖姆斯木霉T6085的的处理与对照发病程度差异不明显，说明菌株T6085对病原菌的拮抗作用以及其定殖能力具有一定的周期性。
图1 T6085接种28天后小麦枯萎病的严重程度
为了进一步分析施用T.gamsiiT6085对小麦微生物组的影响。山东初农生物研究人员通过采集多个时间点小麦植株组织、麦穗及籽粒样品，获取组织DNA后，分别利用16S v4rRNA扩增子对细菌和ITS2扩增子对真菌的微生物群进行测序。并结合定量PCR法测定小麦不同组织中F.graminearum和T.gamsii的绝对丰度。结果表明，当T.gamsiiT6085施用于小麦花期穗上时，赤霉病的严重程度和发病率均显著降低。然而，采用T.gamsiiT6085处理并没有减少小麦穗或籽粒中F.graminearum的丰度。随着时间的推移，F.graminearum的丰度发生了实质性的变化；在秸秆中，病原体丰度在初始时间点最高，随着时间的推移而下降，而在小麦穗中，病原体丰度随着时间的推移而显著增加。
图2 T6085施用后对小麦不同组织病原丰度的定量测定
进一步分析，小麦不同组织中优势微生物种群发现，小麦穗和籽粒中优势细菌菌群为假单胞菌、肠杆菌和泛菌，优势真菌菌群为链孢菌和镰刀菌（可能是其发病的重要因素）。尽管随着时间的推移，微生物组结构发生了实质性的变化，但T.gamsii T6085处理，没有发生群落规模的重排，因此该生防制剂的施用并不影响小麦微生物种群动态。且这一研究结果中发现的优势种群，比如假单胞菌、肠杆菌和泛菌等类群不具有小麦的致病性，可以考虑将其与T. gamsiiT6085相结合，开发研制复合微生物菌剂，有可能将是一种功能更为强大、防效持久且易定殖的高效生物防治剂。