DOI: https://doi.org/10.3934/microbiol.2026002
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41938783
تاريخ النشر: 2026-01-01
المؤلف: Zaryab Shafi وآخرون
الموضوع الرئيسي: تفاعلات النباتات والميكروبات والمناعة
نظرة عامة
تناقش هذه الفقرة التهديد الكبير الذي تمثله الفطريات النباتية البكتيرية، مثل *Ralstonia* و*Xanthomonas* و*Pectobacterium*، للأمن الغذائي العالمي، والذي تفاقم بسبب الإفراط في استخدام المبيدات الكيميائية مما أدى إلى مقاومة ومشاكل بيئية. في هذا السياق، يظهر *Trichoderma*، المعروف تقليديًا بخصائصه المضادة للفطريات، كعامل تحكم بيولوجي واعد (BCA) ضد الأمراض البكتيرية. يُعزى ذلك إلى إنتاجه لمستقلبات مضادة للبكتيريا، وتعديل استجابات المناعة النباتية، والتنافس على العناصر الغذائية، وتغيير الميكروبيوم في منطقة الجذور. كشفت التقدمات في علوم الأومكس المتعددة عن مجموعات جديدة من الجينات البيوسنتيكية وآليات التفاعل، بينما تسهل تقنيات تحرير الجينوم المعتمدة على كريسبر وعلم الأحياء الاصطناعي تطوير سلالات *Trichoderma* المصممة بقدرات محسنة للتحكم البيولوجي. بالإضافة إلى ذلك، تعزز تكنولوجيا النانو استقرار وتوصيل هذه العوامل البيولوجية المستهدفة من خلال التخليق الحيوي المعتمد على الجسيمات النانوية وصيغ الإفراج المنضبطة.
تؤكد الخاتمة على الحاجة الملحة لبدائل مستدامة للمبيدات الكيميائية بسبب الخسائر الزراعية الناجمة عن الفطريات النباتية البكتيرية. إن دمج *Trichoderma* كعامل تحكم بيولوجي متعدد الاستخدامات، مدعومًا بالتقدم في تكنولوجيا النانو، وتحرير الجينوم، وعلم الأحياء الاصطناعي، أمر حاسم لتحسين تطبيقه في الزراعة. تدعو هذه الفقرة إلى نهج متعدد التخصصات يجمع بين علم الأحياء الدقيقة، وعلم أمراض النبات، وعلم الأحياء الجزيئي، وعلم المعلومات الحيوية، والزراعة، وعلم التنظيم لترجمة هذه التقدمات العلمية إلى حلول عملية. الجهود التعاونية بين الباحثين، والصناعة، وخدمات التمديد، وصانعي السياسات ضرورية للنشر الآمن والفعال لتقنيات *Trichoderma*، مما يعزز في النهاية مرونة المحاصيل ويساهم في الزراعة المستدامة والأمن الغذائي.
مقدمة
تشكل الفطريات النباتية البكتيرية تهديدات كبيرة للزراعة العالمية، مما يتسبب في خسائر كبيرة في المحاصيل وتحديات للأمن الغذائي، خاصة في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية. الفطريات الرئيسية مثل *Ralstonia solanacearum* و*Xanthomonas spp.* و*Pectobacterium spp.* مسؤولة عن خسائر اقتصادية تقدر بمليارات سنويًا. تُبرز الطبيعة الديناميكية لهذه الفطريات من خلال الاكتشافات الحديثة، مثل الكشف الأول عن *Pectobacterium punjabense* في الاتحاد الروسي وزيادة تنوع مجموعة أنواع *R. solanacearum*، مما يشير إلى انتقال الأمراض البكتيرية إلى النظم البيئية الزراعية المعتدلة. أصبحت استراتيجيات الإدارة التقليدية أقل فعالية بسبب تطور المقاومة والمخاوف البيئية، مما يبرز الحاجة الملحة لبدائل مستدامة.
من بين الحلول المحتملة، ظهرت *Trichoderma spp.* كعوامل تحكم بيولوجي واعدة ضد الفطريات النباتية البكتيرية. تستخدم هذه الفطريات آليات متعددة لقمع الأمراض البكتيرية، بما في ذلك التنافس على الموارد، وإنتاج مستقلبات مضادة للبكتيريا، وتحفيز المقاومة النظامية في العائل. تعزز التقدمات الحديثة في علوم الأومكس وعلم الأحياء الاصطناعي تطوير استراتيجيات قائمة على *Trichoderma*، مما يسمح بتحديد المركبات النشطة حيويًا وهندسة سلالات ذات فعالية محسنة. ومع ذلك، فإن التحديات مثل السلامة الحيوية، والأداء المتغير في بيئات مختلفة، والحواجز الاجتماعية والاقتصادية تعيق الاعتماد الواسع. تهدف هذه المراجعة إلى تجميع المعرفة الحالية حول *Trichoderma* كعامل تحكم بيولوجي، مناقشة الآليات الجزيئية، والاستراتيجيات المبتكرة، والتحديات التي يجب معالجتها لتسهيل تنفيذ أنظمة إدارة فعالة للأمراض.
نقاش
تناقش هذه الفقرة الدور المتعدد الأوجه لجنس الفطريات *Trichoderma* كعامل تحكم بيولوجي (BCA) ضد كل من الفطريات النباتية والبكتيرية. مع أكثر من 250 نوعًا محددًا، يظهر *Trichoderma* تكيفًا بيئيًا ملحوظًا، حيث يزدهر في بيئات متنوعة بفضل نموه السريع، ومرونته الأيضية، وقدرته على استعمار جذور النباتات. تشمل آليات العمل التطفل الفطري، والمضادات الحيوية، والتنافس على الموارد، وتحفيز المقاومة النظامية (ISR) في النباتات المضيفة. لا تقمع هذه العمليات مسببات الأمراض فحسب، بل تعزز أيضًا نمو النبات واكتساب العناصر الغذائية، مما يجعل *Trichoderma* حجر الزاوية في الممارسات الزراعية المستدامة.
تسلط الأدلة الناشئة الضوء على فعالية *Trichoderma* ضد مسببات الأمراض البكتيرية، حيث أظهرت الدراسات قدرته على تقليل أعراض الأمراض في المحاصيل مثل الأرز والطماطم من خلال إنتاج مستقلبات مضادة للبكتيريا وتعديل استجابات المناعة في العائل. تشمل الآليات التي يستخدمها *Trichoderma* ضد البكتيريا إفراز الليبيديدات والبوليكيتيدات التي تعطل أغشية البكتيريا، بالإضافة إلى التنافس على العناصر الغذائية الأساسية مثل الحديد. علاوة على ذلك، يعزز *Trichoderma* التفاعلات المفيدة مع ميكروبات أخرى، مما يعزز مرونة النبات بشكل عام ويعزز ميكروبيوم منطقة الجذور المتوازن. إن دمج تقنيات الأومكس الحديثة يعزز فهمنا لهذه التفاعلات، كاشفًا عن الأسس الجينية والبيوكيميائية لإمكانات *Trichoderma* في التحكم البيولوجي ويمهد الطريق لتطوير سلالات محسنة للتطبيقات الزراعية.
DOI: https://doi.org/10.3934/microbiol.2026002
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41938783
Publication Date: 2026-01-01
Author(s): Zaryab Shafi et al.
Primary Topic: Plant-Microbe Interactions and Immunity
Overview
The section discusses the significant threat posed by bacterial phytopathogens, such as *Ralstonia*, *Xanthomonas*, and *Pectobacterium*, to global food security, exacerbated by the overuse of chemical pesticides leading to resistance and environmental issues. In this context, *Trichoderma*, traditionally recognized for its antifungal properties, is emerging as a promising biological control agent (BCA) against bacterial diseases. This is attributed to its production of antibacterial metabolites, modulation of plant immune responses, nutrient competition, and alteration of the rhizosphere microbiome. Advances in multi-omics have unveiled new biosynthetic gene clusters and interaction mechanisms, while CRISPR-based genome editing and synthetic biology are facilitating the development of tailored *Trichoderma* strains with enhanced biocontrol capabilities. Additionally, nanotechnology is enhancing the stability and targeted delivery of these biocontrol agents through nanoparticle-mediated biosynthesis and controlled-release formulations.
The conclusion emphasizes the urgent need for sustainable alternatives to chemical pesticides due to the agricultural losses caused by bacterial phytopathogens. The integration of *Trichoderma* as a versatile BCA, supported by advancements in nanotechnology, genome editing, and synthetic biology, is crucial for optimizing its application in agriculture. The section advocates for an interdisciplinary approach that combines microbiology, plant pathology, molecular biology, bioinformatics, agronomy, and regulatory science to translate these scientific advancements into practical solutions. Collaborative efforts among researchers, industry, extension services, and policymakers are essential for the safe and effective deployment of *Trichoderma*-based technologies, ultimately enhancing crop resilience and contributing to sustainable agriculture and food security.
Introduction
Bacterial plant pathogens pose significant threats to global agriculture, causing substantial crop losses and challenges to food security, particularly in tropical and subtropical regions. Major pathogens like *Ralstonia solanacearum*, *Xanthomonas spp.*, and *Pectobacterium spp.* are responsible for billions in economic losses annually. The dynamic nature of these pathogens is underscored by recent findings, such as the first detection of *Pectobacterium punjabense* in the Russian Federation and the increasing diversity of the *R. solanacearum* species complex, indicating a shift of bacterial diseases into temperate agroecosystems. Conventional management strategies are becoming less effective due to resistance development and environmental concerns, highlighting the urgent need for sustainable alternatives.
Among potential solutions, *Trichoderma spp.* have emerged as promising biocontrol agents against bacterial phytopathogens. They employ multiple mechanisms to suppress bacterial diseases, including competition for resources, production of antibacterial metabolites, and induction of host systemic resistance. Recent advancements in multi-omics and synthetic biology are enhancing the development of *Trichoderma*-based strategies, allowing for the identification of bioactive compounds and the engineering of strains with improved efficacy. However, challenges such as biosafety, variable performance in different environments, and socio-economic barriers hinder widespread adoption. This review aims to synthesize current knowledge on *Trichoderma* as a biocontrol agent, discussing molecular mechanisms, innovative strategies, and the challenges that must be addressed to facilitate the implementation of effective disease management systems.
Discussion
The section discusses the multifaceted role of the fungal genus *Trichoderma* as a biocontrol agent (BCA) against both fungal and bacterial phytopathogens. With over 250 identified species, *Trichoderma* exhibits remarkable ecological adaptability, thriving in various environments due to its rapid growth, metabolic versatility, and ability to colonize plant roots. The mechanisms of action include mycoparasitism, antibiosis, competition for resources, and the induction of systemic resistance (ISR) in host plants. These processes not only suppress pathogens but also enhance plant growth and nutrient acquisition, making *Trichoderma* a cornerstone of sustainable agricultural practices.
Emerging evidence highlights *Trichoderma*’s effectiveness against bacterial pathogens, with studies demonstrating its ability to reduce disease symptoms in crops like rice and tomato through the production of antibacterial metabolites and the modulation of host immune responses. The mechanisms employed by *Trichoderma* against bacteria include the secretion of lipopeptides and polyketides that disrupt bacterial membranes, as well as competition for essential nutrients like iron. Furthermore, *Trichoderma* fosters beneficial interactions with other microbes, enhancing overall plant resilience and promoting a balanced rhizosphere microbiome. The integration of modern multi-omics technologies is advancing our understanding of these interactions, revealing the genetic and biochemical underpinnings of *Trichoderma*’s biocontrol potential and paving the way for the development of optimized strains for agricultural applications.