解译贝莱斯芽孢杆菌VB7通过MAMP触发免疫与计算机模拟分析揭示其抗番茄根结线虫的分子机制

为解决化学农药对环境和健康的危害问题，研究人员通过分子对接和湿实验验证了贝莱斯芽孢杆菌VB7的次级代谢产物（如Enalaprilat）对根结线虫效应蛋白的高结合活性（-9.4至-8.4 Kcal/mol），并激活番茄MAPK、NPR1等防御基因表达，为生物防治植物寄生线虫提供了新策略。

　　

番茄是全球重要的经济作物，但根结线虫（Meloidogyne incognita）的侵染导致其产量严重受损。传统化学杀线虫剂虽有效，却引发环境污染和健康风险。在此背景下，寻找安全可持续的生物防治手段成为研究热点。贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）等生防菌因其能分泌抗菌物质并诱导植物免疫而备受关注，但其抗线虫的分子机制尚不明确。

为解析这一问题，来自泰米尔纳德农业大学的研究团队通过计算机模拟（in silico）与实验验证相结合的策略，探究了B. velezensis VB7菌株的抗线虫机制。研究发现，该菌次级代谢产物中的Enalaprilat分子能与线虫的5种效应蛋白（如食管腺细胞蛋白、毒液过敏原样蛋白等）高效结合，结合能达-9.4至-8.4 Kcal/mol。湿实验进一步证实，VB7处理显著激活番茄的MAMP（微生物相关分子模式）触发免疫，使MAPK（丝裂原活化蛋白激酶）、NPR1（非表达子病程相关蛋白1）等防御基因表达量提升数倍。此外，蛋白质互作分析揭示了免疫相关基因的协同调控网络。该成果发表于《Microbial Pathogenesis》，为开发新型生物农药提供了理论依据。

关键技术方法
研究采用分子对接（SWISS-MODEL）评估代谢物与线虫效应蛋白的结合活性；通过qRT-PCR量化防御基因（如MAPK、CAT^{过氧化氢酶}）表达；利用STRING数据库分析蛋白质互作网络；次级代谢产物通过乙醚萃取法提取。

研究结果

1. 次级代谢产物提取与活性验证
   乙醚提取的VB7代谢物对线虫J2幼虫致死率达82%，分子对接显示Enalaprilat与效应蛋白结合能最优。

2. 分子建模与对接分析
   基于SWISS-MODEL构建的效应蛋白模型（如6ENY模板）显示，Enalaprilat通过氢键和疏水作用稳定结合靶点。

3. 免疫响应调控
   VB7处理使番茄的MAPK、MYC^转录因子等基因表达上调4-7倍，激活SA（水杨酸）和JA（茉莉酸）通路。

4. 蛋白质互作网络
   NPR1与PAD1^{苯丙烷代谢酶}等蛋白协同作用，形成抗线虫免疫防御模块。

结论与意义
该研究首次阐明B. velezensis VB7通过双重机制（直接抑制线虫效应蛋白+激活植物免疫）发挥抗线虫作用。Enalaprilat作为潜在新型生物农药先导化合物，其田间应用价值有待验证。研究为植物-微生物-线虫互作提供了新见解，推动农业可持续发展。