青藏高原新型广谱抗真菌菌株Bacillus velezensis Shannan.BV80-12的生物防治潜力解析

　　本研究针对化学杀菌剂的环境与健康风险，从青藏高原分离出新型菌株Bacillus velezensis Shannan.BV80-12，通过基因组分析和代谢组学揭示其广谱抗真菌机制，包括19个次级代谢产物合成基因簇和6类抗菌物质（如fengycins、surfactins）。该菌株对21种植物病原真菌抑制率达61.9%–97.5%，并通过促进植物生长间接增强抗病性，为可持续农业提供了高效生物防治候选菌株。

　　

研究背景
植物病原真菌每年造成全球农作物严重减产，传统化学杀菌剂虽有效却引发环境污染和抗药性问题。随着绿色农业兴起，基于微生物的生物防治成为研究热点。Bacillus velezensis因其产孢能力和丰富的抗菌代谢物被视为理想候选菌，但现有商业化菌株靶标范围有限。青藏高原极端环境（低氧、强紫外线、低温）孕育了独特的微生物资源，其适应机制可能赋予菌株更强的环境稳定性和抗菌潜力。

研究机构与设计
长江大学的研究团队从海拔3784米的藏猪粪便中分离出Bacillus velezensis Shannan.BV80-12，通过全基因组测序（PacBio Sequel II/DNBSEQ平台）、代谢组学（UPLC-MS/MALDI-TOF MS）和体外抑菌实验，系统评估其抗真菌机制。研究聚焦于菌株对21种跨12属病原真菌的抑制效果（如Magnaporthe oryzae、Fusarium spp.），并解析其基因组中19个生物合成基因簇（BGCs）的功能。

关键技术方法

1. 抑菌活性评估：采用双培养法和含2%无菌上清液的毒琼脂法测定抑制率；
2. 基因组分析：通过antiSMASH预测BGCs，CAZy数据库注释糖苷水解酶；
3. 代谢物鉴定：UPLC-MS检测脂肽类物质（如C₁₄
   -iturin A）；
4. 植物互作验证：离体叶片实验评价烟草病害控制效果，温室实验分析玉米/油菜促生长作用。

研究结果

3.1 广谱抗真菌活性
菌株Shannan.BV80-12对水稻稻瘟病菌（M. oryzae 23FH40）抑制率高达97.5%，其2%上清液可抑制40.2%–89.0%的病原菌生长，IC₅₀
值低至5.4 μL/mL（针对R. solani）。

3.2 基因组特征
3.96 Mb染色体含4010个编码基因，11个已知BGCs（如fengycin、bacillaene）和5个新型簇（如thiopeptide）。特有基因ohrR（抗氧化调控）和parA（孢子形成）可能增强高原适应性。

3.4 抗菌代谢网络
UPLC-MS鉴定到fengycins（C₁₄
–C₁₇
）、surfactins（C₁₂
–C₁₆
）等6类物质，协同破坏病原菌细胞膜。

3.5 植物互作机制
基因组含IAA合成基因（trpABCDEF）和固氮基因（nifFU），实验证实其促进玉米根系生物量增加35%（p<0.05），并通过生物膜形成基因（eps簇）增强根际定殖。

结论与意义
该研究首次报道了青藏高原来源的B. velezensis菌株通过“多代谢物协同+植物促生”双途径实现广谱抗真菌。其环境适应基因（如terC抗逆）为开发耐候性生物农药提供新思路，而thiopeptide等新型BGCs的发现拓展了抗菌物质库。论文发表于《Biological Control》，为高原微生物资源在农业中的应用树立了范例。