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Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc) tropical race 4 (TR4) is threatening banana production because of its increasing spread. Biological control approaches have been widely studied and constitute interesting complementary measures to integrated disease management strategies. They have been based mainly on the use of single biological control agents (BCAs). In this study, we moved a step forward by designing a synthetic microbial community (SynCom) for the control of Fusarium wilt of banana (FWB). Ninety-six isolates of Pseudomonas spp., Bacillus spp., Streptomyces spp., and Trichoderma spp. were obtained from the banana rhizosphere and selected in vitro for the antagonism against Foc TR4. In pot experiments, a large community such as SynCom 1.0 (44 isolates with moderate to high antagonistic activity) or a small one such as SynCom 1.1 (seven highly effective isolates) provided similar disease control (35% symptom severity reduction). An in vitro study of the interactions among SynCom 1.1 isolates and between them and Foc revealed that beneficial microorganisms not only antagonized the pathogen but also some of the SynCom constituents. Furthermore, Foc defended itself by antagonizing the beneficial microbes. We also demonstrated that fusaric acid, known as one of the secondary metabolites of Fusarium species, might be involved in such an interaction. With this knowledge, SynCom 1.2 was then designed with three isolates: Pseudomonas chlororaphis subsp. piscium PS5, Bacillus velezensis BN8.2, and Trichoderma virens T2C1.4. A non-simultaneous soil application of these isolates (to diminish cross-inhibition) delayed FWB progress over time, with significant reductions in incidence and severity. SynCom 1.2 also performed better than two commercial BCAs, BioPak^® and T-Gro. Eventually, SynCom 1.2 isolates were characterized for several biocontrol traits and their genome was sequenced. Our data showed that assembling a SynCom for biocontrol is not an easy task. The mere mixtures of antagonists (e.g., SynCom 1.0 and 1.1) might provide effective biocontrol, but an accurate investigation of the interactions among beneficial microorganisms is needed to improve the results (e.g., SynCom 1.2). SynCom 1.2 is a valuable tool to be further developed for the biological control of FWB.

尖镰孢古巴专化型（Foc）热带小种 4（TR4）因其日益蔓延而威胁着香蕉生产。生物防治方法已得到广泛研究，并构成了综合疾病管理策略的有益补充措施。它们主要基于使用单一生物防治剂（BCA）。在本研究中，我们向前迈进了一步，设计了一个合成微生物群落（SynCom）来控制香蕉枯萎病（FWB）。从香蕉根际获得了 96 个假单胞菌属、芽孢杆菌属、链霉菌属和木霉菌属分离物，并在体外筛选出对抗 Foc TR4 的菌株。在盆栽试验中，大型群落如 SynCom 1.0（44 个具有中度至高度拮抗活性的分离物）或小型群落如 SynCom 1.1（7 个高效分离物）提供了类似的病害控制效果（症状严重程度降低 35%）。对 SynCom 1.1 分离物之间以及它们与 Foc 之间的相互作用进行的体外研究表明，有益微生物不仅拮抗病原体，而且还拮抗一些 SynCom 成分。此外，Foc 通过拮抗有益微生物来保护自己。我们还证明了镰刀菌酸（镰刀菌属的次级代谢产物之一）可能参与了这种相互作用。根据这些知识，我们设计了 SynCom 1.2，其中包含三种分离物：Pseudomonas chlororaphis subsp. piscium PS5、Bacillus velezensis BN8.2 和 Trichoderma virens T2C1.4。将这些分离物非同时施用在土壤中（以减少交叉抑制）可延缓 FWB 的进展，并显著降低发病率和严重程度。SynCom 1.2 的表现也优于两种商用 BCA，BioPak® 和 T-Gro。最终，SynCom 1.2 分离物被鉴定为几种生物防治特性，并对其基因组进行了测序。我们的数据显示，组装用于生物防治的 SynCom 并非易事。仅使用拮抗剂混合物（例如 SynCom 1.0 和 1.1）可能提供有效的生物防治，但需要准确研究有益微生物之间的相互作用以改善结果（例如 SynCom 1.2）。SynCom 1.2 是一种有价值的工具，有待进一步开发用于 FWB 的生物防治。

图 1. 我们研究步骤的示意图，该研究从分离香蕉根际微生物开始，开发出一种合成微生物群落，即 SynCom 1.2，可有效对抗香蕉枯萎病菌古巴专化型 (Foc) 热带小种 4 (TR4)。

图 2. 从香蕉根际获得的 96 种微生物分离物对香蕉枯萎病菌 (Foc) 热带小种 4 (TR4) 的拮抗活性。图中显示了四次重复的平均值、标准误差和热图。假单胞菌属、芽孢杆菌属和链霉菌属的数据来自双培养试验（可评估琼脂可扩散代谢物和挥发性化合物的影响），木霉菌属的数据来自玻璃纸琼脂（第一列；仅琼脂可扩散代谢物）和重叠平板法（第二列；仅挥发性化合物）。图中还标出了合成微生物群落 SynCom 1.0、1.1 和 1.2 中包含的分离物。

图 3. 生物防治试验 A：SynCom 1.0。香蕉植株‘Gran Enana’在蒸汽灭菌土壤中生长，土壤中接种了 107 CFU g–1 的 Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc) 热带小种 4，单独接种或与合成微生物群落 SynCom 1.0 结合接种。测量了枯萎病发生率 (A)、症状严重程度 (B)、维管束褐变 (C) 和镰刀菌属土壤种群 (D)，以评估 SynCom 1.0 的生物防治效果。处理植物和对照植物上出现的症状显示在 (E) 中。条形表示标准误差 (n = 15)。星号表示根据 Dunn 检验，处理植物和对照植物之间存在显著差异 (P < 0.05)。

图 4. 生物防治试验 B：SynCom 1.1。香蕉植株‘Gran Enana’生长在蒸汽灭菌土壤中，土壤中接种了 5.105 CFU g–1 的 Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc) 热带小种 4，单独接种或与合成微生物群落 SynCom 1.1 结合接种。测量了枯萎病发生率 (A)、症状严重程度 (B)、维管束褐变 (C) 和镰刀菌属土壤种群 (D)，以评估 SynCom 1.0 的生物防治效果。处理植物和对照植物上出现的症状显示在 (E) 中。条形表示标准误差（A、D 中 n = 3，B、C 中 n = 15）。星号分别表示根据 (A–C、D) 中的 Dunn 检验或 t 检验 (P < 0.05) 处理植物和对照植物之间的显著差异。

图 5. SynCom 1.1 分离物之间的相互作用：琼脂培养基中释放的代谢物的影响。玻璃纸琼脂法（马铃薯葡萄糖琼脂）。行上标示了在去除玻璃纸之前在玻璃纸上生长的分离物（即产生假定的毒性代谢物）。列上标示了在去除玻璃纸之后接种到平板中的分离物（即代谢物所针对的分离物）。部分生长或零生长表明对培养基中释放的代谢物的敏感性。每个平板代表四个重复。

图 6. 尖镰孢菌古巴专化型 (Foc) 对 SynCom 1.1 分离物生长的影响。玻璃纸琼脂法中 Foc 1 号 (R1) 或热带 4 号 (TR4) 代谢物的影响 (A) 以及商业镰刀菌酸有效剂量的测定 (B)。在 (A) 中，行上标示了在去除玻璃纸之前在玻璃纸上生长的分离物（即产生假定的毒性代谢物）。列上标示了在去除玻璃纸后接种到平板中的分离物（即代谢物所针对的分离物）。部分生长或零生长表明对培养基中释放的代谢物的敏感性。每个平板代表四个重复。在 (B) 中，条形表示标准误差 (n = 3)。根据 Tukey 检验 (P < 0.05)，字母不同的平均值有显著差异。

表 1. SynCom 1.1 成员和其他几个用作对照的分离株中与生物防治相关的特征。

图 7. 生物防治试验 C：SynCom 1.2。香蕉植株‘Gran Enana’在蒸汽灭菌土壤中生长，土壤中接种了 5.105 CFU g–1 的 Fusarium oxysporum f. sp. cubense 热带小种 4，单独接种或与合成微生物群落 SynCom 1.2 结合接种。测量了枯萎病发生率 (A)、症状严重程度 (B)、维管束褐变 (C) 和镰刀菌属土壤种群 (D)，以评估 SynCom 1.2 的生物防治效果。处理植物和对照植物上出现的症状显示在 (E) 中。条形表示标准误差（A、D 中 n = 3，而 B、C 中 n = 15）。星号表示根据 Dunn 检验，处理植物和对照植物之间存在显著差异（P < 0.05）。

图 8. 生物防治试验 D：SynCom 1.2 和商业产品。香蕉植株‘Gran Enana’在蒸汽灭菌土壤中生长，土壤中接种了 104 CFU g–1 的 Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc) 热带小种 4，单独或与各种生物防治剂结合使用，这些生物防治剂包括实验性（即 SynCom 1.2，由三种分离物组成，施用一次，即 SynCom 1.2×1，或施用三次，即 SynCom 1.2×3）或商业性（即 BioPak 和 T-Gro）。测量了枯萎病发生率 (A)、症状严重程度 (B)、维管束褐变 (C) 和镰刀菌属土壤种群 (D)，以评估 SynCom 1.2 的生物防治效果。处理植物和对照植物上出现的症状显示在 (E) 中。条形表示标准误差（A、D 中 n = 3，B、C 中 n = 15）。根据 Dunn 检验，字母不同的平均值有显著差异（P < 0.05；在线图中，仅显示最后一个时间点的平均值比较，以提高图表的可读性）。