贝莱斯芽孢杆菌GX0003742挥发性有机物防控采后香蕉炭疽病的潜力与机制研究

本研究针对采后香蕉炭疽病的生物防治需求，探讨了贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）菌株GX0003742产生的挥发性有机化合物（VOCs）的抗病原菌潜力及作用机制。研究人员通过体外实验和体内接种验证，发现该菌株VOCs能显著抑制炭疽病菌（Colletotrichum musae）生长，并降低香蕉果实病害严重度。机制研究表明，VOCs可破坏病原菌细胞膜完整性、诱导活性氧（ROS）积累及细胞凋亡，同时激活香蕉果实防御相关酶系。该研究为开发新型绿色保鲜剂提供了理论依据和技术支撑。

　　

香蕉作为全球重要的热带水果，在采后贮藏和运输过程中极易受到炭疽病菌（Colletotrichum musae）的侵染，导致果实腐烂、品质下降，造成重大经济损失。目前，化学杀菌剂仍是防治采后病害的主要手段，但长期使用易引发病原菌抗药性、农药残留及环境污染等问题。因此，开发高效、安全的绿色防控技术已成为采后保鲜领域的研究热点。微生物源挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds, VOCs）因其挥发性强、作用距离远、环境兼容性好等优势，展现出巨大的生物防治潜力。

在此背景下，Jae-Wan Ryu、Jin-Young Han、Sangheum Eom、Soo-Hwan Kim和Dong-Hyun Kang等研究人员在《International Journal of Food Microbiology》上发表论文，系统探究了贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）GX0003742菌株产生的VOCs对香蕉炭疽病的抑制效果及作用机制。

本研究采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术（HS-SPME-GC-MS）分析了菌株GX0003742释放的VOCs成分，通过体外抑菌实验评估其对炭疽病菌菌丝生长和孢子萌发的抑制效果，并利用体内接种试验验证其对香蕉果实病害的防控作用。机制研究方面，采用荧光染色、电镜观察及生化分析等方法，探究VOCs对病原菌细胞膜完整性、活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）水平、细胞凋亡及香蕉果实防御相关酶活性的影响。

VOCs成分分析及抑菌效果

通过GC-MS鉴定出GX0003742菌株释放的VOCs主要包含醛类、酮类、醇类和吡嗪类化合物，其中2-壬酮、2-庚酮和壬醛为主要成分。体外实验表明，VOCs处理可显著抑制炭疽病菌菌丝生长和孢子萌发，抑制率随处理时间延长而增加。

体内防控效果评估

体内接种试验显示，经VOCs处理的香蕉果实病情指数显著降低，病斑直径明显减小，果实品质指标（硬度、可溶性固形物含量等）保持较好，表明VOCs能有效延缓病害发展并维持果实采后品质。

作用机制探究

细胞膜完整性破坏

采用PI（碘化丙啶）荧光染色和电镜观察发现，VOCs处理导致炭疽病菌细胞膜通透性增加、内容物泄漏，菌丝形态畸形、皱缩，表明细胞膜结构受损。

ROS积累及细胞凋亡

DCFH-DA荧光探针检测显示，VOCs处理组菌体内ROS水平显著升高，同时伴随线粒体膜电位下降、caspase酶活性上升及DNA断裂等典型凋亡特征，表明VOCs诱导了病原菌细胞凋亡。

宿主防御响应激活

VOCs处理后的香蕉果实中，几丁质酶（CHI）、β-1,3-葡聚糖酶（GLU）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）及过氧化物酶（POD）等防御相关酶活性显著升高，表明VOCs可激活香蕉果实的免疫防御系统。

本研究证实贝莱斯芽孢杆菌GX0003742产生的VOCs能通过多重机制有效抑制香蕉炭疽病菌：直接破坏病原菌细胞膜结构、诱导ROS介导的细胞凋亡，并激活果实自身防御响应。该研究不仅为解析微生物VOCs的抑菌机制提供了新视角，也为开发基于VOCs的采后病害绿色防控技术奠定了理论基础，对减少化学杀菌剂使用、推动农业可持续发展具有重要意义。